1. 研究目的与意义（文献综述）

随着社会的进步，人们对生活质量与健康水平的要求进一步提高，人体组织、器官或病变组织的修复及骨折后骨缺损修复和关节置换也越来越受到人们的极大关注。特别是世界范围内人口老龄化的加剧，使得因骨折、老年性骨关节病而需要进行关节置换的老年人数量明显增多。人工牙、人工骨、人工关节等人体硬组织植入材料成为临床上高需求的医用材料，也是生物材料研究的热点之一。

羟基磷灰石由于同时具有良好的生物活性和人体骨组织相似的化学组成而备受瞩目，但同时羟基磷灰石陶瓷自身存在的缺点，比如说脆性大，力学性能差等问题，这就使得它不能运用于一些负重部位的缺损修复，限制了其应用发展。纤维增强是陶瓷材料一种有效的增强方法，但由于常用的无机纤维或晶须，如sic、al2o3和zro2等，缺乏有效生物相容性或生物活性，其应用受到一定的限制，因此，生物活性羟基磷灰石晶须的制备引起了越来越多学者的兴趣。

另外，人体硬组织的无机成分并不是一种纯的 ha，除磷灰石外还存在有许多阴离子和阳离子，如 f^-、co₃^2-、sr² 、mg² 、mg² 等。虽然这些离子含量很少，但这些微量离子在人体内部也起着重要作用。目前，科学家仍无法人工合成出与人体骨骼完全相同的材料。生物体内的磷灰石是一种晶体结构不完善的 ha，呈针状，结构中沿六方轴存在一个“隧道”，其中的氢氧根离子易被其它离子替换，使磷灰石中结合有少量的碳酸根、氟、硅、柠檬酸等离子。同时，ha 自身的离子也容易被替换，ha中的钙离子容易被镁、钠、锶、锌等金属离子替换，磷酸根离子容易被碳酸根、磷酸氢根离子替换。其中锶取代部分钙形成sr-ha，比传统的ha具有更好的骨诱导能力、组织相容性和生物降解性能。曾有对sr-ha进行生物实验，结果显示sr掺杂ha比纯ha具有更好的生物降解性和骨修复效果，且修复速度快，程度高，维持时间长。铜是人体独特的催化剂，参与各种酶的合成。研究发现，铜离子在骨骼的新陈代谢过程中对胶原蛋白形成稳定纤维具有催化作用、对体外血管再生具有协调和刺激作用，有利于大段骨缺损的治疗修复，此外，铜离子还具有很好的抗菌能力，是用来制备无机抗菌材料常用的金属离子之一。因此，制备和研究金属掺杂羟基磷灰石晶须的溶解性能对研究ha生物活性陶瓷材料具有重要意义。此外，各个国家的研究者们不拘泥于单一的掺杂方式，始考虑多种离子共掺杂的方法，让它们相互作用，以此来提高生物陶瓷的生物学性能。羟基磷灰石的合成方法有多种，目前主要有固相反应干式法、琼脂凝胶生长法、溶液均相沉淀法、水热合成法、玻璃结晶法和海藻酸盐前驱体法等。琼脂凝胶法操作简便且操作温度低，参数容易控制，产物纯度高但是其化学反应过程复杂，产物呈折线状生长，结晶性、力学性能较差，产物产率低且质量难以保证。均相沉淀法虽然对制备样品要求低，实验简单，但是其最大缺点在于合成ha晶须中含杂质碳酸根且含钙缺陷，而且利用均相沉淀法制备晶须反应时间较长，值得产物纯度低，难以满足实验室制备单一ha晶须的要求。由于水热法生产有粒子具有纯度高、分散性好、晶形好同时可控制，生产成本低等优点，利用水热法制备羟基磷灰石晶须的研究也受到较为广泛的关注。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

（1）cu/sr掺羟基磷灰石晶须的制备。用水热法制备cu/sr离子掺杂羟基磷灰石晶须，主要探讨不同的cu、sr掺杂比例对制备的羟基磷灰石晶体结构和相组成的影响的影响，并且确定合适的掺杂比例。

（2）多孔支架材料的制备。主要研究多孔支架材料的制备方法，运用采用冷冻干燥法制备多孔支架材料，观察支架的孔形貌，孔隙率、研究冷冻速率与孔径尺寸的关系。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-10周：根据研究的技术路线，初步确定实验方案，并进行相关的试验研究。

第11-13周：根据结构和性能要求，制备合成目标产物，进行材料物相、微观结构及性能测试与分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] m kamitakahara, t nagamori, t yokoi, 等. carbonate-containing hydroxyapatite synthesized by the hydrothermal treatment of different calcium carbonates in a phosphate-containing solution [j]. journal of asian ceramic societies, 2015, 3(3): 287-291.

[2] z leilei, l hejun, l kezhi, 等. electrodeposition of carbonate-containing hydroxyapatite on carbon nanotubes/carbon fibers hybrid materials for tissue engineering application [j]. ceramics international, 2015, 41(3, part b): 4930-4935.

[3] k suchanek, a bartkowiak, a gdowik, 等. crystalline hydroxyapatite coatings synthesized under hydrothermal conditions on modified titanium substrates [j]. materials science and engineering: c, 2015, 51: 57-63.