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摘 要

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羟基磷灰石-银-氧化锌纳米复合材料制备研究

摘 要

羟基磷灰石是脊椎动物骨骼和牙齿的主要组成部分。人工合成的纳米羟基磷灰石与骨骼组织的无机成分相似，具有很好的骨传导性和优良的生物相容性，是常用的生物材料，但其抗菌性能不足，会引起手术感染问题。纳米银和纳米氧化锌具有良好的抗菌性能，纳米氧化锌同时具备促进骨细胞增殖的能力，将这两种纳米材料与纳米羟基磷灰石进行复合，可以提高羟基磷灰石的抗菌性能和促进骨细胞增殖的能力，使纳米羟基磷灰石更好的应用于临床。

本文以纳米羟基磷灰石为载体，硝酸银和硝酸锌为银源和锌源，聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，通过化学沉淀法制备了羟基磷灰石-银-氧化锌纳米复合材料，系统研究了氨水用量对复合材料制备的影响，同时研究了银源-锌源比例对复合材料制备的影响。结果表明：当硝酸锌与氨水的比例为1:6时能在纳米羟基磷灰石基体上得到最多纳米氧化锌杂化相。先沉积氧化锌后沉积银和先沉积银后沉积氧化锌两种方法都可以成功制备羟基磷灰石-银-氧化锌纳米复合材料，前一种方法可以制备出效果更佳的复合材料。随着锌源-银源比例增大，纳米氧化锌沉积效果更好。锌源-银源比例不影响纳米银的沉积。

关键词：纳米羟基磷灰石，纳米银，纳米氧化锌，氨水用量

A STUDY ON THE PREPRATION OF HYDROXYAPATITE - SILVER - ZINC OXIDE NANO MATERIAL COMPLEX

Abstract

Hydroxyapatite (HAP) is a major component of vertebrate bones and teeth. Synthetic hydroxyapatite has similar inorganic composition to bone and has been used fully in various surgery and oral care products due to its good bone-conducted property and great biocompatibility. Nano silver and nano zinc oxide possess great antimicrobial property, while nano zinc oxide has the ability to promote the proliferation of osteoblast. Hybridizing these two nano materials with nano hydroxyapatite will promote the antimicrobial property and the ability to promote bone cells' proliferation of nano hydroxyapatite and be better used in clinic.

In this paper, hydroxyapatite - silver - zinc oxide nanocomposites is fabricated by chemical deposition method using Zn(NO₃)₂ and AgNO₃ as raw materials, polyvinyl pyrrolidone as the dispersing agent and HAP powder as the carrier, the method to produce hydroxyapatite - silver - zinc oxide nanocomposites and the influence of different content of zinc source and silver source are investigated. The experimental results indicate that relatively more zinc oxide hybrid phase can be obtained when the ratio of Zn(NO₃)₂ and ammonia is 1:6.The method first hybridizing silver and then hybridizing zinc oxide or the method first hybridizing zinc oxide then hybridizing silver can prepare hydroxyapatite - silver - zinc oxide nanocomposites. Using the method first hybridizing zinc oxide then hybridizing silver can prepare better hydroxyapatite - silver - zinc oxide nanocomposites. During the preparation , as the zinc source - silver source ratio increases, Zinc oxide hybridizing effect better. The ratio of zinc source and silver source does not affect the deposition of silver nanoparticles.

KEY WORDS: nano hydroxyapatite, nano silver, nano zinc oxide,The amount of ammonia

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1纳米羟基磷灰石 1

1.1.1纳米羟基磷灰石的结构特点 1

1.1.2纳米羟基磷灰石的制备 2

1.1.3纳米羟基磷灰石的应用 2

1.1.4 纳米羟基磷灰石的抗菌改性 3

1.2纳米羟基磷灰石-氧化锌复合材料 4

1.2.1锌对于人体的作用 4

1.2.2氧化锌 4

1.2.3氧化锌的生物学作用 5

1.2.4纳米羟基磷灰石-氧化锌复合材料的制备研究 5

1.3 纳米羟基磷灰石-银复合材料 6

1.3.1银的简介 6

1.3.2银元素的生物学作用及对于人体影响 6

1.3.3纳米羟基磷灰石-银复合材料的制备研究 6

1.4本文的研究目的和主要研究内容 7

1.4.1 研究目的 7

1.4.2 研究内容 7

第二章 制备实验的方法 8

2.1实验原料和设备 8

2.1.1实验原料 8

2.1.2实验设备 8

2.2纳米羟基磷灰石的制备 9

2.3氧化锌-羟基磷灰石纳米复合材料的制备 9

2.4羟基磷灰石-银-氧化锌纳米复合材料的制备 10

2.4.1先沉积氧化锌后沉积银杂化方法 10

2.4.2先沉积银后沉积氧化锌杂化方法 11

2.5样品性能表征 12

2.5.1 物相分析 12

2.5.2 微观形貌观察 12

2.5.3 粒径分析 13

第三章 氨水用量对羟基磷灰石-银-氧化锌纳米复合材料制备的影响 14

3.1氨水用量的选择 14

3.2氨水用量对纳米羟基磷灰石-氧化锌复合材料制备的影响 17

3.2.1纳米羟基磷灰石-氧化锌复合材料样品 17

3.2.2纳米羟基磷灰石-氧化锌复合材料的物相分析 18

3.3沉积顺序对羟基磷灰石-银-氧化锌纳米复合材料制备的影响 21

3.3.1先沉积氧化锌后沉积银杂化方法 21

3.3.2 先沉积银后沉积氧化锌杂化方法 24

第四章 锌源-银源比例对纳米复合材料制备的影响 28

第五章 结论 31

致谢 32

参考文献 33

第一章 绪 论

1.1纳米羟基磷灰石

羟基磷灰石（HA或HAP，又称羟磷灰石、碱式磷酸钙，化学式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂）是钙磷灰石的自然矿物化，在1987年首先由美国牙科医生Brown和Chow发现。纯的羟基磷灰石粉末颜色是白色，但天然的羟基磷灰石会夹杂着棕色、黄色或绿色。羟基磷灰石材料的空间结构及硬度等物理特性非常接近天然骨基质，是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机组成成分，牙齿表面的珐琅质的主要成份也是羟基磷灰石，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量约96wt.%(92vol.%)，骨头中也约占到69wt.%。合成HAP的组成类似自然的HAP，在生理pH值下可以保持稳定热力学性能，由于其特殊的生物相容性和生物活性被广泛用作药物载体、整形、骨科和牙科材料等^[1]。

有研究证明羟磷灰石的晶粒越细，生物活性越高。尺寸在1-100nm的羟基磷灰石因尺寸效应拥有独特的生物学特性。纳米级别的羟基磷灰石具备优秀的生物活性，植入体内后，钙和磷会游离出材料表面被机体组织吸收，能与人体骨骼组织形成化学键结合并生长出新的组织，因此可以是人体硬组织替代材料和修复材料的极佳选择^[2-3]。同时，纳米HAP对牙或成骨细胞有一定的诱发引导作用，能够促进组织的恢复并且有效的加快其愈合速度^[4-5]。

1.1.1纳米羟基磷灰石的结构特点

羟基磷灰石的晶体结构为六角柱体，晶胞参数为a=0.9418nm，c=0.6884nm。羟基磷灰石为六方晶系，其晶胞中钙和磷的原子比为1.67。每个单元晶胞由六个PO₄³ 基团，十个Ca² 和两个OH^-构成，由磷酸基团紧紧包裹的网状结构给HAP提供了良好的结构稳定性^[3]。从图1-1中可以看出， HAP晶胞中的离子易与较为相似的离子发生替换，因此生物体内的羟基磷灰石组织大都与少量CO₃^2-、Mg² 、Na 及柠檬酸等离子相结合。此外，羟基磷灰石还有另外一种晶体结构为单斜晶系。

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