納米經基憐灰石(hydroxyapatite,簡稱HAP )是動 物與人體骨骼的主要無機成分，具有良好的生物活 性和生物相容性，是一種綜合性能優(yōu)異的生物醫(yī)用 材料m。納米HAP不僅可以作為硬組織修復材料， 而且表現(xiàn)出獨特的抗腫瘤活性[2’3]，同時也是一種新 型的藥物/蛋白/基因載體[4’5]。然而和其它納米粒 子一樣，高表面活性和高表面積導致HAP納米粒子 非常容易團聚,這極大地限制了對其生物學特性以 及機理(包括細胞對材料的介導、材料在細胞中的分 布及其與細胞之間的相互作用等）的深入研究和認 識，從而影響材料應用性能的進一步開發(fā)。對于納 米HAP的團聚問題，許多研究者都曾進行了研 究[6’7]。但到目前為止，這一問題尚沒有得到完全 解決。
已有的研究結果表明，納米粒子的分散穩(wěn)定性 對其性能有著直接的影響通常提高納米粉體 分散穩(wěn)定性的機制有以下三種[n]:(l)靜電穩(wěn)定機 制（Electrostatic Stabilization)，又稱雙電層穩(wěn)定機制，
即通過調節(jié)pH值使粒子表面帶上一定量的表面電 荷，形成雙電層，通過雙電層之間的排斥力使粒子之 間的引力大大降低，從而實現(xiàn)納米粉體的分散；（2) 空間位阻穩(wěn)定機制（Steric Stabilization )，即在懸浮液 中加入一定量的，不帶電的高分子化合物，使其吸附 在粒子周圍，形成微胞狀態(tài)，使粒子之間產生排斥， 從而達到分散目的；（3)靜電空間穩(wěn)定機制 (Electrosteric Stabilization)，即在懸浮液中加入一定量 的聚電解質，使粒子表面吸附聚電解質，同時調節(jié) pH值，使聚電解質的離解度最大，使粒子表面的聚 電解質達到飽和吸附，兩者的共同作用使納米粒子 均勻分散。
羧甲基纖維素鈉(CMCNa)具有良好生物相容性 和安全性，是常用的軟裔類藥物的保水劑和分散劑， 也可用作藥片崩解劑和注射用乳化混油劑U2_W]。 課題組在前期研究工作中采用溶膠-凝膠法和液相 沉淀法成功合成球狀和棒狀納米HAP粒子。因此， 本研究將在此基礎上，以CMCNa為分散劑對其進行 分散，研究分散劑的添加量、超聲分散時間等對納米 HAP水懸浮液穩(wěn)定性的影響,并對其分散穩(wěn)定機理 進行了初步探討。研究將為分散穩(wěn)定的納米HAP 水懸浮液的制備提供理論和實驗基礎，并為后續(xù)納 米HAP的應用開發(fā)奠定基礎。
羧甲基纖維素鈉(食品級，白色粉末）,磷酸氫二 銨和硝酸鈣(分析純)分別購自中國醫(yī)藥上?；瘜W試 劑有限公司和上海凌峰化學試劑有限公司；去離子 水〇
1.2HAP的制備
采用改性液相法制備納米HAP。按照化學計 量比分別配制磷酸氫二銨溶液和硝酸鈣溶液，用氨 水調節(jié)pH值至12左右。然后將前者緩慢滴人不斷 攬捽的硝酸鈣溶液(SFJ400型砂磨、分散、攪拌多用 機，室溫）。待反應完畢，繼續(xù)攪拌4h，再用離心機 徹底清洗分離，以去除+，得到羥基磷灰石前驅 體。最后將所得前驅體在400丈下進行熱處理即可 得納米HAP粉末。
1.3HAP分散性能的研究
在燒杯中加人2g納米HAP粉末，將其分散于 10mL的去離子水中，加人一定量的分散劑CMCNa, ' 用超聲波細胞粉碎機（50W)對其超聲分散一定的 時間。 1.4性能測試
吸光率（A):以紫外-可見分光光度計（765MC， 上海精密科學儀器有限公司）測定不同分散劑用量、 不同超聲分散時間條件下懸浮液的吸光率（A)，觀 測其吸光率隨分散劑用量和超聲時間的變化情況。
Zeta 電位：以 Zeta 電位儀（Zetasizer 3000HS， MALVERN)測定CMCNa分散前后HAP懸浮液的 Zeta電位，觀察CMCNa對HAP懸浮液Zeta電位的 影響。
透射電鏡（TEM):采用透射電子顯微鏡（TEM: 1200，EXII型，日本電氣公司）觀測納米HAP分散前 后的粒子形貌。
粒度分布測試：采用激光粒度儀（Zetasizer 3000HS,MALVERN)測定納米HAP分散前后的粒徑 分布。
2結果與討論
一般來講，影響納米粉末分散效果的主要因素 包括分散劑的種類和用量、分散介質的pH值以及 分散時間等?？紤]到納米HAP最終應用于人體環(huán) 境，因而選擇食品級的羧甲基纖維素鈉作為分散劑， 并將pH固定為7.4。
2.1 CMCNa加入*對分散穩(wěn)定性的影響
當超聲時間分別為20s、30s、40s、50s、60s、80s 時,CMCNa的加入量對HAP懸浮液靜置24h后吸光 率的影響如圖1所示。
20
由圖中可以看出，雖然超聲分散時間不同，但是 吸光度降低率的最小值基本都出現(xiàn)在CMCNa加入 量為0.35wt%處。也就是說CMCNa用量為
0.35wt%時，懸浮體系最穩(wěn)定。
2.2超聲分散時間對分散穩(wěn)定性的影響
保持體系CMCNa加人量為0.35wt%，分別研究 靜置時間為〇h、12h和24h時，HAP懸浮液吸光率隨 超聲分散時間的變化規(guī)律。結果如圖2所示。
從圖2中可以看出，當超聲分散時間大于150s 時，水懸浮液的吸光率相對較高，由此可見，CMCNa 作分散劑時其最佳超聲分散時間為150s及以上。
2.3CMCNa分散前后HAP形貌和粒徑的變化 上述研究結果表明，當添加量為0.35wt%，超聲
時間為150s時，CMCNa對納米HAP的分散效果最 佳。因此，采用透射電鏡觀察了分散前后HAP(在 最佳條件下)形貌的變化，結果如圖3所示。由圖3 可見，實驗制備的HAP為短棒狀，直徑約為20~ 30nm,長度約為60 ~ 70nm，分散前后形貌無明顯變 化。進一步的觀察發(fā)現(xiàn)加人CMCNa分散后，HAP團 聚現(xiàn)象有所改善，說明CMCNa對HAP懸浮液有一 定的分散作用。但由于制樣過程中干燥處理會引起 團聚，所以實驗進一步采用激光粒度儀測試了 HAP 粒徑的變化，結果如圖4所示。
從圖4中可以看出，分散前，納米HAP粒徑分 布在250 ~ 400mn范圍內，集中分布在260nm左右。 當在懸浮液中加人0.35wt%CMCNa分散劑后，粒徑 集中分布在50nm左右。由此可見，采用CMCNa作 分散劑在分散劑用量為0.35wt%、PH = 8條件下可 以有效地分散納米HAP粒子，得到髙穩(wěn)定、高分散 的納米HAP懸浮液。
由此可見，CMCNa的引入，提高了納米HAP水 懸浮液的Zeta電位的絕對值，Zeta電位達到了 -82.29mV,高于以往任何HAP懸浮液體系的Zeta 電位(pH = 7.4)[15_18]。一般地，Zeta電位反映著體 系表面電荷的大小，其絕對值越大，粒子間的靜電排
斥作用越強，越有利于懸浮液分散。有研究表明，當 粒子表面Zeta電位絕對值大于30mV時，水懸浮液 體系將處于分散穩(wěn)定狀態(tài)[19]。因此CMCNa可以極 大提高納米HAP的懸浮穩(wěn)定性。
2.5分散穩(wěn)定性機理的探討
DLV0理論認為M，化學分散劑的主要作用是 極大地增強粒子間的排斥作用能，化學分散排斥作 用能能量模型可表示為：
UT = UeL + UA + UST + UHDN 式中UT為粒子間總作用能:UeL為粒子間的靜 電排斥作用能;UA為粒子間范德華作用能,該作用 能總表現(xiàn)為吸引，是一種長程相互作用能;UST為粒 子間的位阻排斥作用能；UHDN為粒子間的水化排 斥作用能。
為了增強粒子間的排斥作用能，主要通過(1)增 大粒子表面電位的絕對值以提高UeL;(2)通過大分 子分散劑在粒子表面形成吸附層，產生并強化空間 位阻效應，使UST增大；（3)增強粒子表面的親水 性，加大水化膜的強度和厚度，使UHDN增大。
CMCNa結構式為:
用CMCNa分散納米HAP時，其排斥作用能
UeL、UST、UHDN并不同時出現(xiàn)或同等重要。CMCNa 是電解質，以化學吸附形式吸附在納米HAP表面， 增大納米HAP表面電位的絕對值，提髙UeU這是 CMCNa分散納米HAP的主要形式，這從分散后體系 的Zeta電位大大提髙這一結果可以看出。同時少 量的CMCNa在HAP表面的吸附，可提高UST，進一 步提高分散作用。而CMCNa的加人并不能提高 UHDN,所以CMCNa分散納米HAP主要是通過增大 UeL和UST來增強粒子間的排斥作用能UT實現(xiàn)的。
3結論
1)CMCNa加入量為0.35wt%時可形成較穩(wěn)定 的懸浮體系；
2)保持體系CMCNa加入量為0.35wt%,當超聲 分散時間大于150s時懸浮體系較穩(wěn)定；
3)最佳分散條件下，體系的Zeta電位絕對值提 高了 69.82mV,極大地提高了納米HAP的懸浮穩(wěn) 定性；
4)CMCNa對納米HAP懸浮液的穩(wěn)定分散作用主 要是通過粒子間的靜電作用和空間位阻來實現(xiàn)的。
綜上所述，以具有良好生物相容性的CMCNa作 分散劑時，能有效地分散納米羥基磷灰石粒子，得到 均勻、穩(wěn)定的納米羥基磷灰石水懸浮液體系。當 CMCNa用量為0.35wt%、超聲時間為150s時分散效果最佳。