强磁场下磁性羟基磷灰石纳米粉体合成及其性能的基础研究

利用第一性原理计算金属离子掺杂对羟基磷灰石（HAP）磁性的影响，选择铁等对人体无害的离子对HAP进行掺杂,考察外加强磁场对金属离子掺杂HAP纳米粒子的磁性能、生物相容性、热磁效率、颗粒型貌等性能的影响，制备出掺杂均匀、形貌可控的HAP纳米磁性粒子。系统研究制备过程参数，包括掺杂离子种类、浓度、溶剂种类、反应温度、反应时间、磁场强度和作用时间、以及后处理温度等对HAP粒子的显微结构和磁性能的影响，分析HAP粒子产生磁性的原因和机理。考察具有磁性的HAP粒子的生物相容性，热磁效率及作为骨缺损填充材料时对骨生长的影响。期望得到具有室温铁磁性（居里温度在40℃－50℃）和（超）顺磁性的HAP磁性纳米粒子，为磁性HPA纳米颗粒在药物靶向治疗、磁热疗肿瘤细胞治疗及骨缺损修复等领域的应用提供实验数据和理论依据。

利用第一性原理计算金属离子掺杂对羟基磷灰石（HAP）磁性的影响，考察外加强磁场对金属离子掺杂HAP纳米粒子的磁性能、生物相容性、热磁效率、颗粒型貌等性能的影响，制备出形貌可控的HAP纳米磁性粒子。系统研究制备过程参数，包括掺杂离子种类、浓度、溶剂种类、反应温度、反应时间、磁场强度和作用时间、以及后处理温度等对HAP粒子的显微结构和磁性能的影响，分析HAP粒子产生磁性的原因和机理，考察具有磁性的HAP粒子的生物相容性和热磁效率。结果表明掺杂离子之后，抗磁性的HAP粒子表现出弱铁磁性。水热法制备的Fe3+-HAP随着Fe3+掺杂浓度的增加以及500℃煅烧后，纳米HAP的矫顽力、饱和磁场强度及剩余磁场强度均变大。对于化学共沉淀法制备的Fe2+-HAP粒子，600℃煅烧的掺杂30%Fe2+-HAP具有最好的磁性能。化学沉淀法制备的粒子的磁性能优于水热法制备的粒子。强磁场有利于促进离子掺杂的HAP粒子c轴的定向生长和优先生长。磁场下制备的粒子的磁性能小于相同条件下无磁场下制备的粒子磁性能。磁流体浓度为7g/L的10-C30%Fe2-600的纳米粒子感应加热30min可以升温到40℃。体外细胞毒性实验结果表明材料无明显细胞毒性。本研究对制备磁性HPA纳米颗粒以及研究强磁场对磁性HPA的影响具有重要的科学意义。