羥基磷灰石晶習及降解特性的研究.pdf

1、羥基磷灰石(HAP)是人體和動物骨骼的主要無機成分，近二十多年來，接近或類似于自然骨成分的無機生物醫(yī)用材料的研究極其活躍，其中特別重視的是與骨組織生物相容性最好的HAP活性材料的研究。HAP在不同的生長環(huán)境下能夠結(jié)晶形成多種形態(tài)，從而可以發(fā)揮其不同的性能。鑒于HAP結(jié)晶形態(tài)的重要性，本文從理論角度出發(fā)，研究了HAP在真空狀態(tài)下的結(jié)晶形態(tài)以及環(huán)境因素對HAP晶習的影響。 晶體外觀的平衡形態(tài)可以由各個晶面的表面自由能準確的計算出來，

2、但是它的生長形態(tài)卻由難以預測的動力學因素控制著。因此，本文從結(jié)晶過程最基本、最簡單的情況開始，首先研究自由生長體系下單個晶體的晶習。由于晶體的最終形態(tài)與各個晶面的相對生長速率Rrelhkl有關(guān)，所以對晶習的模擬實際上就是對各個晶面的相對生長速率的求解。本文分別采用BFDH模型及AE模型對HAP的理論形態(tài)進行了預測。其中，BFDH模型的計算較簡單，但結(jié)果與實際晶習相差較大；AE模型得到的理論晶習與實際HAP晶習比較接近。 在上述理

3、論計算的基礎(chǔ)上，本文研究了環(huán)境因素對HAP晶習的影響。利用分子動力學方法模擬了檸檬酸、細菌纖維素及氫離子在HAP晶面的吸附過程，并計算了其與晶面的相互作用能，據(jù)此預測了這些因素對HAP晶習的影響。計算結(jié)果表明：檸檬酸及細菌纖維素與。HAP各晶面產(chǎn)生很強的相互作用，能抑制了各晶面的生長，其中與HAP(100)晶面的結(jié)合能明顯高于其它晶面，因此，對(100)晶面的抑制作用最強，在檸檬酸添加劑及細菌纖維素的調(diào)控作用下，HAP將沿著(001)方

4、向生長。氫離子在HAP各晶面的吸附作用改變了HAP各晶面的形貌重要性，使HAP(001)面成為更重要晶面，HAP晶體將沿著a軸或b軸快速生長。 HAP作為植入體內(nèi)的骨修復材料，其降解特性對其臨床應用效果的好壞起到關(guān)鍵作用，由于降解過程的復雜性，對HAP的降解機理尚為明了。本文采用分子動力學方法研究了HAP在水分子層作用下的降解行為，計算結(jié)果顯示HAP的降解主要由表面羥基及鈣離子的溶出引起。此外，通過能量計算比較了無定形HAP與結(jié)