无定形磷酸钙在氟离子存在时的矿化途径

无定形磷酸钙在氟离子存在时的矿化途径

2023年9月,武汉理工大学邹朝勇研究员等在《Crystal Growth & Design》上发表了“无定形磷酸钙在氟离子存在时的矿化途径(Mineralization Pathways of Amorphous Calcium Phosphate in the Presence of Fluoride)”的研究成果。

无定形磷酸钙( ACP )作为磷酸钙在骨和牙釉质矿化过程中的亚稳态前体已被广泛报道。尽管氟离子对羟基磷灰石( HAP )结晶的影响已被广泛研究,但在氟离子存在下ACP的矿化途径尚不完全清楚。通过原位监测和非原位表征相结合的方法,我们发现氟离子对过饱和磷酸钙溶液中ACP纳米球的形成和粒径几乎没有影响。然而,ACP的稳定性随着溶液中游离氟离子浓度的增加而增加。ACP纳米球聚集成更大的球是ACP结晶过程中的一个重要步骤,它驱动片状纳米晶在ACP纳米球表面成核,并通过溶解再结晶途径诱导ACP的后续进一步结晶。在氟离子存在的情况下,ACP纳米球的聚集和晶相的成核被延缓,从而稳定了无定形相。此外,氟离子促进ACP纳米球表面形成棒状晶体,棒状晶体既能通过溶液中的离子向外生长,也能直接利用ACP纳米球向内生长。这些结果显著提高了我们对ACP矿化途径的理解,并解释了氟在ACP结晶过程中的抑制作用。

该成果得到了国家自然科学基金项目(52172287)和“变革性技术关键科学问题”重点专项“生物过程启示的陶瓷材料室温制备关键科学问题”项目(2021YFA0715700)的资助。

武汉理工大学2020级硕士研究生宋昊月为文章第一作者,武汉理工大学邹朝勇研究员为本论文的通讯作者。

论文信息: Haoyue Song, Meng Cai, Zhengyi Fu and Zhaoyong Zou*, Mineralization Pathways of Amorphous Calcium Phosphate in the Presence of Fluoride. Crystal Growth & Design, 2023, 23 (10): 7150-7158.

邹朝勇
邹朝勇
研究员

武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室研究员,国家级高层次人才(青年项目),湖北省高层次人才,主要研究方向是生物过程启示的制备技术