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为解决 HA 材料易感染细菌及机械稳定性差的问题，研究人员开展从家畜牙齿提取 HA 并掺杂 Cu2+和 Ag+的抗菌性能研究。结果显示掺杂 HA 抗菌效果显著，这为生物医学应用提供了新型抗菌材料，意义重大。
在生物医学领域，羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）因其良好的生物相容性和与天然牙齿结构的相似性，被广泛应用于牙科材料，如补牙、牙贴面和植入物等 ，同时在骨科手术和骨移植中也发挥着重要作用，可用于填充骨缺损、促进新骨组织生长。然而，HA 材料存在一些明显的问题，一方面，粉末状 HA 机械稳定性低、脆性大，无法用于承受负载的应用；另一方面，HA 陶瓷在植入过程中或植入后容易受到细菌感染，这可能导致患者长时间疼痛甚至植入失败。因此，开发具有抗菌性能的 HA 材料成为该领域亟待解决的关键问题。
为了攻克这些难题，来自伊朗伊拉姆大学（Ilam University）等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为生物医学材料的发展带来了新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先是热分解法，通过将家畜（山羊、绵羊和奶牛）的牙齿暴露在高温下，分解其中的有机成分，从而提取出 HA。之后，运用溶胶 - 凝胶法，将铜（Cu2+）和银（Ag+）的硝酸盐掺杂到从山羊牙齿提取的 HA 上。同时，利用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、电感耦合等离子体质谱（ICP - MS）、X 射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）等多种分析手段，对提取和掺杂后的 HA 进行全面的物理、化学和机械性能表征。在抗菌性能测试方面，采用琼脂扩散法、试管稀释法等，对掺杂 HA 针对多种革兰氏阳性和阴性细菌的抗菌活性进行评估。
研究结果如下：
- 形态学研究：通过 SEM 和 FE - SEM 观察发现，不同家畜牙齿提取的 HA 晶体大小和孔隙率有所差异，且随着温度升高，晶体尺寸增大。掺杂 Cu2+和 Ag+后，HA 的形态未发生显著改变，但纳米颗粒的均匀性、尺寸和分布受掺杂金属离子性质的影响。
- 化学、物理和机械特性：FTIR 分析表明，在 900℃时可合成碳酸羟基磷灰石，且随着温度升高，一些吸收带会发生变化。掺杂 Cu2+和 Ag+的 HA 出现了新的峰或峰强度变化，表明形成了 β - 磷酸三钙（β - TCP）等新相。ICP - MS 测量了 HA 中钙和磷的含量。XRD 分析确定了 HA 的晶体结构和相组成，证实了掺杂导致 β - TCP 相的形成，且铜离子可能进入了 HA 的晶格。TGA 分析显示，在不同温度下，牙齿中的水分、有机物等会逐渐去除。
- 抗菌测试结果：研究表明，掺杂 Cu2+和 Ag+的 HA 抗菌效果与浓度相关，浓度增加时，抑菌圈直径显著扩大。对不同细菌的最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）测定结果显示，该材料对大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌和蜡状芽孢杆菌均有抑制作用。在生理条件下，掺杂 HA 能控制释放抗菌离子，银离子释放浓度高于铜离子，表明其具有持续抗菌效果。
研究结论和讨论部分指出，热分解法是一种简单、低成本且环保的 HA 提取方法，所提取的 HA 具有高透明度等优点。掺杂 Cu2+和 Ag+的 HA 不仅具有强大的抗菌性能，还能促进骨形成和再生，在骨科植入物和牙科材料等生物医学领域具有巨大的应用潜力。该研究为解决生物医学材料的感染控制和骨再生问题提供了有效的解决方案，为未来临床应用中新型复合材料的开发开辟了新方向，有望显著改善患者的治疗效果和生活质量。
