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生物医用磷灰石纳米粒子的控制合成、表征及其溶胶稳定性研究

王友法  
【摘要】:纳米粒子由于其纳米效应而表现出许多既不同于宏观物质也不同于单个孤 立原子的特异性能,这些特异性能使得纳米粒子具有许多新的用途。论文就生 物医用纳米磷灰石溶胶的制备、表征、纳米颗粒形貌和尺寸控制及纳米磷灰石 溶胶稳定性研究等方面展开研究。主要目的是获得尺寸均匀稳定、分布范围窄 的纳米磷灰石,获取指定形貌的磷灰石系列纳米粒子,寻找合适的稳定剂,并研 究纳米粒子在水中的分散特性及溶胶的稳定特性及稳定机理,在此基础上研究纳 米磷灰石的部分纳米生物学效应。 论文利用均相共沉淀法、水热反应法和酸碱中和法制备出羟基磷灰石、含 锶磷灰石和锶磷灰石三种磷灰石纳米粒子溶胶。实现了磷灰石纳米粒子粒径和 粒径分布的控制合成。一方面可以根据需要合成平均粒径在20nm~100nm范围 的任意尺度的磷灰石纳米粒子溶胶:另一方面可以获得粒子粒度分布范围窄的 纳米粒子。 实现了磷灰石纳米粒子形貌的控制合成。利用透射电镜和原子力显微镜表 征了控制生长的纳米磷灰石,粒子呈近似球形,粒子形貌均匀并且粒度分布范 围窄。平均粒径为75.7nm的磷灰石颗粒中最大粒子与最小粒子粒径差为15.8nm, 粒径偏差仅为10%。 通过控制合成得到的纳米羟基磷灰石晶体的c轴被拉长而a、b轴变短。晶 格参数的变化使得晶体沿c轴方向的优先生长得到抑制,粒子生长成非针状磷灰 石;对磷灰石而言,c轴被拉长意味着Ca~2+与【PO_4】四面体的O~2-距离更长,Ca2~2+ 因而具有更高的活性,这种活性是纳米磷灰石特有的生物学效应的结构基础。 同时也使磷灰石具有更高的反应活性。纳米掺锶磷灰石和锶磷灰石的晶格参数 也被明显改变。 研究发现随着锶离子对钙离子的取代量的增加,磷灰石红外光谱上OH~-在 高波数的伸缩振动光谱的谱带强度减弱,同时,吸收谱带向高波数方向漂移, 漂移量的大小也存在规律性。这是由于磷灰石中锶离子半径大于被它所取代的 钙离子的离子半径,导致OH~-红外吸收谱带的波数上升,反映了磷灰石中氢键 OH…O的距离在增加。锶离子在磷灰石中的掺入对[PO4]四而体的P-O键亦产生


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