納米羥基磷灰石的制備方法及其在牙膏中的作用

文章來源:[db:出處] 時間:2011-04-25 00:00:00

納米羥基磷灰石的制備方法及其在牙膏中的作用
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  羥基磷灰石(Hydroxyapatite)簡稱HAP或HA,化學分子式:Ca,o(P04)‘(OH):,是人體和動物骨骼的主要無機成份。羥基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性,能與骨形成很強的化學結合,在體液的作用下,會發生部分降解,游離出鈣和磷,并被人體組織吸收、利用,生長出新的組織,從而產生骨傳導作用,因此引起了全世界材料工作者和醫學工作者的廣泛關注。在骨質中,羥基磷灰石大約占60%,它是一種長度為200—400,厚度15-30的針狀結晶,其周圍規則地排列著骨膠原纖維。齒骨的結構也類似于自然骨,但齒骨中羥基磷灰石的含量高達97%。醫學領域長期以來廣泛使用的金屬有機高分子等生物醫學材料,其成分和自然骨完全不一樣,用來作為齒骨的替代材料填補骨缺損,其生物兼容性和人體適應性尚不令人滿意。人工合成的HA可制成多種材料如人工骨材料、熒光材料等,而納米HA更因其特有的表面多孔型結構、比表面積大、吸附能力強等性能應用效果更佳。
  近年來,隨著人們對納米領域的認識與關注,醫學界也相繼開始了對納米羥基磷灰石粒子(或稱超細HA粉)的研究。羥基磷灰石納米粒子與普通的HA相比具有不同的理化性能:如溶解度較高,表面能較大,生物活性更好,具有抑癌作用等,作為藥物載體用于疾病的治療,是一種生物兼容性良好的治療材料。研究中發現羥基磷灰石納米粒子本身就有一定的生物學效應。因此,如何在一般條件下,制備出分散性良好的穩定的純度較高的HA納米粒子就成為一個重要課題。
  目前,制備納米粉體的方法主要有水熱法、溶膠凝膠法、微乳液法、化學沉淀法等。下面對這些方法進行簡單的介紹。
  1  沉淀法
  沉淀法通常是在溶液狀態下將不同化學成分的物質混合,在混合溶液中加入適當的沉淀劑制備超微顆粒的前驅體沉淀物,再將此沉淀物進行干燥煅燒,從而制得相應的超微顆粒。沉淀法制備超微顆粒主要分為直接沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法。化合物沉淀法、水解沉淀法等多種。在納米羥基磷灰石的制備中主要采用均相沉淀法,一般的沉淀過程是不平衡的,但如果控制溶液中的沉淀劑濃度使之緩慢地增加,則使溶液中的沉淀處于平衡狀態,且沉淀能在整個溶液中均勻地出現。通常是通過溶液中的化學反應使沉淀劑慢慢地生成,從而克服了由外部向溶液中加沉淀劑而造成沉淀劑的局部不均勻性,結果沉淀不能在整個溶液中均勻出現的缺點。用這種方法可以制備出小粒徑、單分散的納米微粒。
  2  水熱法
  水熱反應是高溫高壓下在水(水溶液)或蒸氣等流體中進行有關化學反應的總稱。水熱法是在特制的密閉反應容器里,采用水溶液作為反應介質,在高溫高壓環境中,使得通常難溶或不溶的物質溶解且重結晶的一種方法。它可以用來生長各種單晶,制備超細、無團聚或少團聚、結晶完好的陶瓷粉體和無機纖維或晶須增強材料。
  3  溶膠—凝膠法
  溶膠凝膠法是20世紀60年代發展起來的一種制備無機材料的新工藝。其基本原理是:將金屬醇鹽或無機鹽水經水解,然后使溶質聚合膠化,再將凝膠干燥、焙燒,最后得到無機材料。溶膠凝膠法除了用來制備納米微粒,還可用于制備納米粒子薄膜,粒子化學均勻性好、純度高、顆粒細。該法可容納不溶性組分或不沉淀組份。烘干后的球形凝膠顆粒自身燒結溫度低,但凝膠顆粒之間燒結性差,塊體材料燒結性不好。干燥時收縮大。HAP微粉可通過此方法制備。
  綜合上述各種制備方法可以看出:沉淀法工藝簡單,制造成本低,但是制備的粉體粒徑均勻性差,可能發生團聚,需要加入適當的分散劑,控制沉淀速度;水熱法制備的HA結晶度較高,無團聚或少團聚,工藝條件要求較高,需高溫高壓環境;溶膠—凝膠法制備的HA化學均勻性好、純度高、顆粒細,具有較高表面活性,但結晶度較差,燒結性差。此外,溶膠法和沉淀法有交叉研究狀態,研究表明:控制粒子的生校長大速度、借助產物(m)與溶劑的水化作用,就有可能使沉淀反應的產物(HA)呈膠體狀態存在。上述三方面的研究決定了所制備納米羥基磷灰石的純度、結晶度、有序度、晶體形貌和粉體粒度,是今后研究制備納米羥基磷灰石的重要研究課題。此外,納米羥磷灰石的制備與生物醫學的應用研究的結合也是重點研究的方向。
  上面我們介紹過,羥基磷灰石是具有良好生物相容性的生物活性材料,植入骨組織后能與骨表面形成很強的化學性鍵合。因此羥基磷灰石在生物醫學僵域中的應用也就成為各國生物醫用材料研究者的主要課題。將HA應用于牙膏中,近幾年來國內外均有報道:含有HA的牙膏在預防牙周炎、牙齦炎方面取得良好療效。近年來,隨著人們對納米材料的認識與關注,醫學界也相繼開始了對納米羥基磷灰石粒子(或稱超細HA粉)的研究,并且已發現納米羥基磷灰石粒子較普通的羥基磷灰石具有更強的生物活性,具有抑癌作用。羥基磷灰石(HA)具有吸附蛋白質、氨基酸、脂質和葡聚糖的作用,同時還能促進牙釉質表面再礦化、增強釉質的抗齲力。羥基磷灰石與牙槽骨具有良好的生物相溶性,可以促進缺損牙槽骨的修復,有效地防止槽骨吸收和萎縮。
  為了控制和預防齲病和牙周病的發生和發展,現在我們研制出羥墓碑灰石牙膏,為預防兩大口腔疾病提供一種新的手段。
  人們都喜歡有一口整齊、潔白的牙齒,但是,由于兒童時候長期服用抗生素和四環素,或長期吸煙、喝嘲啡和喝茶等,使牙齒變成灰或灰褐色,侵蝕牙齒的琺瑯質,通常人們稱為牙石(齲齒),給牙齒的健康造成危害,影響著人們的容貌和心靈。因而,美白牙齒已成為世界各國口腔研究開發的重點,美容牙膏也就應運而生。以往常常使用過氧化氫等過氧化物去除牙齒染色,但是這類產品不穩定,而且用量不好控制,使用不當會給牙齒造成損傷,帶來安全問題,通常要在牙醫的指導下使用。為解決穩定性,有些公司將過氧化物與其它組份分開,即開發出雙管牙膏,一管裝的是普通牙膏,一管是裝有過氧化物的牙膏,使用時再合在一起;有些公司開發了家用的漂白牙托,用時將過氧化物放于托盤上,但操作也相當麻煩。現在,我們利用現代生物活性物質,開發出活性羥基磷灰石牙膏,既可以美白牙齒,又能使用安全、方便。
  羥基磷灰石是脊椎動物的骨和齒的重要成分,并具有良好的生物相容性和生物活性.對它的研究和應用引起世人越來越多的關注,當今已廣泛應用于人工骨、人造牙齒等。也正因為羥基磷灰石與牙齒有類似的組成,對牙齒表面有高的吸附力,當其放于牙膏中,可U攻擊由于齲齒造成的缺陷部位,因此,廣泛用于口腔護理上。用羥基磷灰石作牙膏磨擦劑,不僅有良好的磨擦拋光效果,而且不會損傷牙釉,能消除煙黃(尼古丁)和色斑、牙垢,使牙齒變白;又能預防和治療牙周病,使牙釉表面再造結晶化(再礦化),牙面亮澤。
  現在,新型羥基磷灰石牙膏在世界各國,尤其是象日本等發達國家,已投放市場,井受到消費者的歡迎。其主要功能表現為:消除牙垢;防治早期齲齒;彌補牙齒表面的微小破損;最終使牙齒表面光滑、潔白;消除口臭等功效。生物活性羥基灰石牙膏在我國開發較晚,有采用濕法制備的羥基磷灰石來開展牙膏的研制,質量指標達到國家標準,分析認為具有止血、消炎作用,從根本上達到防齲的目的。另外羥基磷灰石又是良好的磨擦劑,牙釉質的硬度為7,而羥基磷灰石的硬度為5,磨擦溫和,不損牙齦。
  通過對羥基磷灰石牙膏的研究分析,我們知道,有關羥基磷灰石的研究探討工作還有待于我們去努力探索,納米羥基磷灰石牙膏的研制及應用的研究不僅具有較高的經濟效益,而且會產生較高的社會效益。對口腔疾病的預防及治療都將產生深遠的影響。

感謝讀者推薦! 作者:李顯波

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