羟基磷灰石的制备及其在牙膏中的应用(2)
采用羟基磷灰石粉末作为底物，红茶和香烟作为外源性色素，用牙膏浆的上清液预处理羟基磷灰石粉末，减少粉末对色素的吸附；用牙膏浆的上清液处理预先染色的粉末。使其褪色。通过比较颜色褪去的深浅来评价其预防、去除外源性牙渍的效果。
1．1 羟基磷灰石生物材料
羟基磷灰石理论组成为Ca10(PO4)6(OH)2，Ca/P为l.67。HAP晶体作为吹冰方晶系[ ]，属L6PC对称型和P63/m空间群，其结构为吹冰角柱体(见图1)，与C轴垂直的面是一个吹冰边形，a、b轴夹角120°，晶胞参数a0=0.943—0.938nm，c0=0.688—0.686nm，单位晶胞含有10个Ca2+、6个PO43-和2个0H-。其中0H-位于晶胞的4个角上，10个Ca2+分别占据2种位置，4个Ca2+占据Ca(Ⅰ)位置，即z=O和z=1/2位置各2个，该位置处于6个O组成的Ca-O八面体的中心。6个Ca2+处于Ca(Ⅱ)位置，即z=l/4和z=3/4位置各有3个，位置处于3个O组成的三配位体中心。6个P043-四配位体分别位于z=1/4和z=3/4的平面上，这些P043-四面体的网络使得HAP结构具有较好的稳定性。
图1 羟基磷灰石的晶形
HAP的表面性能取决于其结构，HAP表面主要存在2个吸附位置，当OH-位于晶体表面时，该位置联结着2个Ca2+，在水溶液中，表面的OH-至少在某一瞬间空缺，由于2个Ca2+带正电，形成一个吸附位置。同理，当表面的Ca2+在某一瞬间空缺时，表面形成另外一个吸附位置，而该位置带负电荷，能吸附Sr2+等阳离子和蛋白质分子上的ε基团。HAP表面水化层通过氢键与水有较好的相容性，在水中的表面能较低，能长时间保持细小的分散状态。人体骨骼中的主要无机成分是羟基磷灰石，其理论密度为3.156 g/cm3，折射率为1.64~1.65，莫氏硬度为5，微溶于水，呈弱碱性(pH=7~9)，易溶于酸而难溶于碱。HAP是强离子交换剂，分子中的Ca2+容易被Cd2+、Hg2+等有害金属离子和Sr2+、Ba2+、Pd2+等重金属离子交换，还可与含有羧基的氨基酸、蛋白质及有机酸等发生交换反应。HAP是人体骨骼和牙齿的重要组成部分，如人骨成分中HAP的质量分数约65％，人的牙齿釉质中HAP的质量分数则在95％以上，具有优良的生物相容性和化学稳定性，能与骨紧密结合。
1．2 羟基磷灰石的制备及发展前景
1.2.1 羟基磷灰石的制备
制备HAP粉末有许多方法，大致可分为湿法和干法[ ]。湿法包括沉淀法、水热合成法、溶胶一凝胶法、超声波合成法及乳液剂法等。干法为固态反应法等。
（1）沉淀法
这种方法通过把一定浓度的钙盐和磷盐混合搅拌，控制在一定的pH值和温度条件下，使溶液中发生化学反应生成HAP沉淀，沉淀物在400一600℃甚至更高的温度下煅烧，可获得符合一定比例的HAP晶体粉末。要得到结晶完好的HAP，烧结温度应达到9 00—1200℃。该法反应温度不高，合成粉料纯度高，颗粒较细，工艺简单，合成粉料的成本相对较低。但是必须严格控制工艺条件，否则极易生成Ca/P值较低的缺钙磷灰石，因此应注意合理控制混合溶液的pH值及反应产生沉淀的时间，采用分散设备使溶液混合均匀，保证反应完全进行以及反复过滤，使固液相完全分离，提高粉料的纯度。
（2）溶胶一凝胶法
溶胶一凝胶法是近些年才发展起来的新方法，已引起了广泛的关注。溶胶一凝胶法是将醇盐溶解于有机溶剂中，通过加入蒸馏水使醇盐水解、聚合，形成溶胶，溶胶形成后，随着水的加入转变为凝胶，凝胶在真空状态下低温干燥，得到疏松的干凝胶，再将干凝胶做高温煅烧处理，即可得到纳米粉体。该法同传统的固相合成法及固相烧结法相比，溶胶一凝胶法的合成及烧结温度较低，可以在分子水平上混合钙磷的前驱体，使溶胶具有高度的化学均匀性。由于其原料价格高、有机溶剂毒性大、对环境造成污染，以及容易快速团聚等因素制约了这种方法的应用。