羥基磷灰石的(起源,化學合成,應用)
Release Time:2021-06-22羥基磷灰石的起源
這種礦物在 1856 年被奧古斯丁亞歷克西斯達穆爾稱為水磷灰石,來自希臘語 ?πατ?ω (apatao),因為它經常與其他礦物(例如綠柱石、米拉石)混淆,加上前綴“hydro-”表示它富含水(作為羥基)。Waldemar Schaller 于 1912 年將名稱略微更改為羥基磷灰石,后來 Burri、Jakob、Parker 和 Hugo Strunz 于 1935 年引入了羥基磷灰石這個詞。這種礦物的其他名稱包括:火石巖、鳥石巖、莫妮塔等。許多“碳酸鹽-磷灰石”是羥基磷灰石,包括一些大石、膠體等(mindat.org和哈德遜礦物學研究所,2017)。高達 50%(體積)和 70%(重量)的人體骨骼是羥基磷灰石(稱為骨礦物質)的改性形式。缺乏碳酸鈣的羥基磷灰石是制造牙釉質和牙本質的主要礦物質。羥基磷灰石晶體也存在于稱為電暈環或“腦環”(邁阿密美容和種植牙中心,SF)的小鈣化點(在松果體和其他結構內)。
羥基磷灰石的化學合成
羥基磷灰石可以通過濕化學沉積、仿生沉積、溶膠-凝膠路徑(濕化學沉淀)或電沉積等多種方法合成。已經提出 (Bouyer, Gitzhofer, & Boulos, 2000)羥基磷灰石納米晶體懸浮液可以通過濕法化學沉淀反應制備,如下反應方程式:
10 Ca (OH) 2 + 6H 3 PO 4 → Ca 10 (PO4) 6 (OH) 2 + 18H 2 OR
多項研究表明,超聲波功率可以改善通過濕化學法合成羥基磷灰石。 羥基磷灰石的超聲輔助合成(睡眠合成)是生產具有高質量標準的納米結構羥基磷灰石的成功技術。超聲波路徑允許生產納米晶體羥基磷灰石以及改性顆粒,例如納米球和復合樹脂。
羥基磷灰石的應用
1.醫學
羥基磷灰石存在于人體內的牙齒和骨骼中。因此,它通常用作填充物以替代截肢骨或用作涂層以促進假體植入物中的骨骼生長。許多現代植入物,例如髖關節置換和骨傳導植入物,都涂有羥基磷灰石。有人建議這可能會促進骨整合 (L. Sedel, 1997)。鈦和不銹鋼植入物通常覆蓋有羥基磷灰石涂層,以欺騙身體并降低植入物排斥率。羥基磷灰石也可用于存在空隙或骨缺損的情況。這個過程是通過放置在受影響的骨骼區域的材料的粉末、塊或珠來進行的。由于其生物活性,它刺激骨骼生長并修復缺損。該過程可能是同種異體和異種骨移植的替代方法。如果不使用羥基磷灰石,通常會導致愈合時間比觀察到的要短。改性羥基磷灰石的應用為制備用于植入物的人造骨物質和治療個體不同軟組織和粘膜病變的多種藥物開辟了機會。羥基磷灰石是用于面部軟組織增強的許多領域的高效劑,并且具有高度和完善的安全性。羥基磷灰石將高彈性和粘性與誘導長期膠原蛋白形成的能力相結合,使其成為全球面部護理的理想選擇。羥基磷灰石對于患有面部脂肪萎縮(也稱為面部消瘦)的 HIV 陽性患者還有另一個特殊用途,這是抗逆轉錄病毒藥物的副作用。
2.牙科和口腔護理
牙釉質的成分是97%重量的納米羥基磷灰石和3%重量的有機材料和水。在牙本質中,納米羥基磷灰石占重量的 70%。由于納米羥基磷灰石是牙釉質的主要成分,它通過封閉牙釉質表面的小孔,賦予亮白色外觀并消除光的漫反射性。合成納米羥基磷灰石模擬天然牙本質羥基磷灰石或牙釉質磷灰石的大小。實驗結果證明了納米羥基磷灰石在牙釉質修復中的優勢,這導致其摻入牙膏和漱口液中以促進牙釉質或脫礦牙本質表面的修復,在缺陷中沉積羥基磷灰石納米顆粒 (FLUIDINOVA, SF)。
3.考古
在考古學中,可以分析人類和動物遺骸的羥基磷灰石,以重建古代飲食、遷徙和古氣候。骨骼和牙齒的礦物質成分是微量元素的儲存庫,包括碳、氧和鍶。人類和動物羥基磷灰石的穩定同位素分析可用于表明飲食主要是陸地還是海洋(碳、鍶)、動物或人類的地理起源和遷徙習慣(氧、鍶)以及重建過去的溫度和氣候變化(氧氣)。骨的沉積后改變會導致骨膠原的降解,骨膠原是分析穩定同位素所必需的蛋白質。
4.其他用途
結果表明,由含有羥基磷灰石的納米結構組成的空氣過濾器可有效吸收和分解 CO,最終可用于減少汽車尾氣污染物。2014年,合成了一種海藻酸鹽/納米羥基磷灰石化合物,并在現場進行了作為氟化物吸附劑的測試。 這種生物復合材料通過離子交換機制去除氟化物,并且具有生物相容性和生物可降解性。最近,使用納米結構的磷酸鈣成功開發和測試了催化和蛋白質分離方面的應用,這表明這些材料的許多創新應用即將到來。


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