用于有机污染物治理的介孔羟基磷灰石的合成(3)
分别位于配数为 9 的 Ca(Ⅰ)位置和配位数为 7 的 Ca(Ⅱ)位置(图 1.2)，其中 4
个Ca2+
占据Ca(Ⅰ)位置，即z=0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；其它6个Ca2+
处于Ca(Ⅱ)位置，即z=1/4和 z=3/4位置各3个，位于
3个 O组成的三配位体中心，其多面体围绕吹冰次螺旋轴分布，构成平行 c轴的螺旋吹冰
重对称性结构通道，OH-
位于通道之间由 Ca
2+
和氧原子形成的垂直于c轴平面的等边
三角形中心，这种结构恰似一个“离子交换柱”。而6个磷氧四面体则通过公角顶或共
面的Ca(Ⅰ)、Ca(Ⅱ)多面体连接起来，分别位于z=1/4 和z=3/4的平面上，这些PO4
3-四面体的网络均使得HAP结构具有较好的稳定性。
HAP 理论密度为 3.156g/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 Ca
等有害金属离子以及 Sr
等金属离子交换，还可以与
含有羧基的氨基酸、蛋白质及有机酸等发生交换反应。
HAP的结构决定了其表面性能，HAP表面主要存在2个交换-吸附位置，当OH-
位于晶体侧表面时，OH-
与两个 Ca(Ⅱ)离子带正电，形成一个吸附位置，这个位置能
够吸附 PO43-
、大分子上的磷酸根基团或者羧基基团。同理，当 Ca(Ⅰ)位于平行于单晶横截面的表面时，由于Ca(Ⅰ)与6个带负电荷的O原子相连，Ca(Ⅱ)与 3个带负电
荷的 O 原子相连，在水溶液中，表面 Ca(Ⅰ)位置形成较强的交换-吸附位置，能交换
等阳离子及吸附蛋白质分子的基团，而在Ca(Ⅱ)位置则形成一个较弱的交换
-吸附位置。 PO43-
位于晶体的表面时， HAP表面水化层通过氢键与水有较好的相容性，
通过 PO43-
基团中 O 能够与水中 H 离子形成氢键，从而减少在水中的表面能，能长
时间保持细小的分散状态。 HAP是最常见的一种生物活性材料，它含有人体组织所必需的钙和磷元素[12,13]
，
且不含其它有毒元素。植入体内后，在体液的作用下，钙和磷会游离出材料表面，被
基体组织所吸收，并能与人体骨骼组织形成化学键结合，生长出新的组织。因此，
HAP陶瓷是目前公认的具有良好的生物相容性，并且具有骨引导性的生物材料。
虽然 HAP 具有良好的生物相容性，但是由于临床上骨缺损的形状各不相同，颗
粒状的HAP难以塑造和加工成型，所以无论是块状的HAP还是精炼的珊瑚制品，均
存在脆性高和可塑性差的缺点，它们都不容易塑造或加工成复杂形状，难以满足临床
要求。Ichiro 研究发现[14]
，HAP烧结时发生一定程度的收缩和变形，这样就与原始设
计的形状有了差别，从而导致很难精确设计和制作复杂形状的 HAP。国内一些研究
者也做了大量的研究工作以改善HAP的可塑性和加工性能，但仍未彻底解决问题。
HAP 材料内孔径越大则骨引导性越强(例如:500μm 优于 200μm)，但是抗压强度
随之降低，如果当下领骨全层缺损时，便不能单纯用 HAP 修复，迄今为止，块状的
HAP只能用于修复不直接受力的局部颅骨及下领骨缺损。由于HAP脆性大且容易破
碎，Prvey 等[15]
主张在 HAP 植入肌体后，不用金属丝或螺钉穿通种植体进行固定，
以免材料折裂或造成其强度下降。
目前HAP的应用还有一定的困难， 其主要原因就是人工合成的HAP不具备骨诱
导性并且生物降解性差。HAP生物降解性较差，致使骨组织只能长入HAP微粒间隙
却不能最终取代它。另外，特定形状的大块 HAP 常用于修复颅领骨大面积的复杂缺
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