上海矽酸鹽所研製出大尺寸有序結構羥基磷灰石仿生材料

　　羥基磷灰石是脊椎動物骨骼和牙齒的主要無機成份，具有優良的生物相容性，在生物醫學領域具有廣泛的用途。脊椎動物的牙釉質是由高度有序羥基磷灰石晶體組成的。然而，脊椎動物骨骼和牙齒在體內的生物礦化是一個非常緩慢的過程，通常需要很多年，因此模仿牙釉質和骨的生長過程是一個巨大的挑戰。近年來，研究者採用有機分子、模板或襯底等輔助手段合成羥基磷灰石有序結構，但這些合成方法具有一定的局限性，例如，所得到的羥基磷灰石有序結構的尺寸較小，而且去除硬模板或襯底容易造成有序結構的損壞。由於製備上的困難，尺寸大於100微米的高度有序結構羥基磷灰石仿生材料很少有報導。

　　最近，中國科學院上海矽酸鹽研究所朱英傑科研團隊成功地合成出大尺寸高度有序羥基磷灰石微米管陣列仿生材料，該仿生材料模仿牙齒的結構，因此在牙和骨等硬組織缺損修復領域具有良好的應用前景。最近，該研究工作發表於Chemistry-A European Journal DOI: 10.1002/chem.201400252，並申請了一項發明專利。

　　該研究工作已經引起國際上的關注和興趣。 Clara Piccirillo博士於4月21日在Decoded Science上發表題為Ultralong Hydroxyapatite Micro-Tubes: Biomaterial with Potential in Dentistry 的文章對朱英傑團隊的工作進行了報導。該文指出，新的微米管陣列模仿牙齒的結構，這一新發現對牙科病人來說具有重要的意義。這種材料再現了牙釉質的結構；正因為如此，它在牙科牙齒修複方面具有巨大的潛力。中國科學院上海矽酸鹽研究所的研究人員在該領域取得了重要的創新研究結果，他們製備了毫米級大尺寸的羥基磷灰石三維高度有序微米管陣列。這個研究小組已經具有羥基磷灰石的製備和應用的研究經驗；事實上在幾個月前，他們報導了關於新型羥基磷灰石耐火紙的研究工作。這項新技術對醫療和牙科行業可能意味著是一件大事情，對患者來說也是如此。

　　5月6日，David Bradley博士在Chemistry Views 上發表了題為An 「Apatite」 to make you smile 的文章，對朱英傑團隊的研究工作做了報導。該文章指出，一種新穎的合成羥基磷灰石晶體的仿生方法可以賦予牙醫和外科醫生重建受損的牙齒和骨骼的能力，這要歸功於正在中國開展的研究。中國科學院上海矽酸鹽研究所朱英傑領導的團隊採用溶劑熱法來合成羥基磷灰石晶體。該團隊利用這種溶劑熱過程構建了毫米級尺寸的三維高度有序的羥基磷灰石微米管陣列。羥基磷灰石的生物相容性使其作為植入物及假體可以被身體接受，其中軟組織可以在生物分子水平與羥基磷灰石材料結合併嵌入其中。

　　「這是一項有趣的研究，」美國Wisconsin, Madison大學幹細胞和整形醫學中心主任William Murphy教授說。「羥基磷灰石材料的長程有序令人感到好奇，它與諸如牙釉質的生物材料具有一些幾何相似性，」他補充道：「有機組分通常對天然礦物的形成具有顯著的貢獻，因而導致有機-無機複合體的形成。本研究中的材料是很有趣的，因為它在沒有有機模板存在的情況下實現了有序」。

　　5月12日Wiley-VCH出版社 Materials Views (China) 以《人工合成羥基磷灰石有序陣列取得突破進展》為題做了亮點報導。該文指出，這一新方法可以合成毫米級大尺寸高度有序羥基磷灰石微米管陣列，這種材料模仿了牙釉質的結構，因此對牙科病人來說具有重要的意義。由於通過該技術製備的羥基磷灰石高度有序仿生材料具有微管結構，它可以提供空間和通道裝載藥物、生長因子或抗生素等客體分子，用於植入手術後的消炎、抗菌和治療等；而且還有利於動物軟組織在生物分子水平與材料緊密結合併嵌入生長進入管狀結構內部。因此，這一製備技術和所製備的仿生材料在牙齒和骨硬組織缺損修復領域具有非常良好的應用前景。

　　該研究工作得到了國家自然科學基金和上海市科委的資助。

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　　大尺寸三維羥基磷灰石微米管高度有序陣列仿生材料：上圖為光學照片；下圖顯示掃描電子顯微鏡照片，插圖顯示一個單根羥基磷灰石微米管。