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上海硅酸盐所研制出大尺寸有序结构羟基磷灰石仿生材料
发布时间:2014-05-26 点击浏览:

  羟基磷灰石是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机成份,具有优良的生物相容性,在生物医学领域具有广泛的用途。脊椎动物的牙釉质是由高度有序羟基磷灰石晶体组成的。然而,脊椎动物骨骼和牙齿在体内的生物矿化是一个非常缓慢的过程,通常需要很多年,因此模仿牙釉质和骨的生长过程是一个巨大的挑战。近年来,研究者采用有机分子、模板或衬底等辅助手段合成羟基磷灰石有序结构,但这些合成方法具有一定的局限性,例如,所得到的羟基磷灰石有序结构的尺寸较小,而且去除硬模板或衬底容易造成有序结构的损坏。由于制备上的困难,尺寸大于100微米的高度有序结构羟基磷灰石仿生材料很少有报道。 

  最近,中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰科研团队成功地合成出大尺寸高度有序羟基磷灰石微米管阵列仿生材料,该仿生材料模仿牙齿的结构,因此在牙和骨等硬组织缺损修复领域具有良好的应用前景。最近,该研究工作发表在Chemistry-A European Journal DOI: 10.1002/chem.201400252 (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201400252/abstract),并申请了一项发明专利。

  该研究工作已经引起国际上的关注和兴趣。 Clara Piccirillo博士于2014421日在Decoded Science上发表题为“Ultralong Hydroxyapatite Micro-Tubes: Biomaterial with Potential in Dentistry”的文章对朱英杰团队的工作进行了报道(http://www.decodedscience.com/ultralong-hydroxyapatite-micro-tubes-biomaterial-potential-dentistry/44889)。该文指出,新的微米管阵列模仿牙齿的结构,这一新发现对牙科病人来说具有重要的意义……这种材料再现了牙釉质的结构; 正因为如此,它在牙科牙齿修复方面具有巨大的潜力......中国科学院上海硅酸盐研究所的研究人员在该领域取得了重要的创新研究结果,他们制备了毫米级大尺寸的羟基磷灰石三维高度有序微米管阵列。这个研究小组已经具有羟基磷灰石的制备和应用的研究经验; 事实上在几个月前,他们报道了关于新型羟基磷灰石耐火纸的研究工作......这项新技术对医疗和牙科行业可能意味着是一件大事情,对患者来说也是如此。 

  201456日,David Bradley博士在Chemistry Views 上发表了题为“An “Apatite” to make you smile”的文章(http://www.chemistryviews.org/details/ezine/6121021/An_Apatite_to_Make_You_Smile.html),对朱英杰团队的研究工作做了报道。该文章指出,一种新颖的合成羟基磷灰石晶体的仿生方法可以赋予牙医和外科医生重建受损的牙齿和骨骼的能力,这要归功于正在中国开展的研究……。中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰领导的团队采用溶剂热法来合成羟基磷灰石晶体……。该团队利用这种溶剂热过程构建了毫米级尺寸的三维高度有序的羟基磷灰石微米管阵列……。羟基磷灰石的生物相容性使其作为植入物及假体可以被身体接受,其中软组织可以在生物分子水平与羟基磷灰石材料结合并嵌入其中……

  这是一项有趣的研究,美国Wisconsin, Madison大学干细胞和整形医学中心主任William Murphy教授说。羟基磷灰石材料的长程有序令人感到好奇,它与诸如牙釉质的生物材料具有一些几何相似性,他补充道:有机组分通常对天然矿物的形成具有显著的贡献,因而导致有机-无机复合体的形成。本研究中的材料是很有趣的,因为它在没有有机模板存在的情况下实现了有序  

  2014512Wiley-VCH出版社 Materials Views (China) 人工合成羟基磷灰石有序阵列取得突破进展为题做了亮点报道(http://www.materialsviewschina.com/2014/05/ren-gong-he-cheng-qiang-ji-lin-hui-shi-you-xu-zhen-lie-qu-de-tu-po-jin-zhan/)该文指出,这一新方法可以合成毫米级大尺寸高度有序羟基磷灰石微米管阵列,这种材料模仿了牙釉质的结构,因此对牙科病人来说具有重要的意义……。由于通过该技术制备的羟基磷灰石高度有序仿生材料具有微管结构,它可以提供空间和通道装载药物、生长因子或抗生素等客体分子,用于植入手术后的消炎、抗菌和治疗等;而且还有利于动物软组织在生物分子水平与材料紧密结合并嵌入生长进入管状结构内部。因此,这一制备技术和所制备的仿生材料在牙齿和骨硬组织缺损修复领域具有非常良好的应用前景。 

  该研究工作得到了国家自然科学基金和上海市科委的资助。  

  

大尺寸三维羟基磷灰石微米管高度有序阵列仿生材料:上图为光学照片;下图显示扫描电子显微镜照片,插图显示一个单根羟基磷灰石微米管。 

 
 
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