一步固相反应诱导羟基磷灰石/镁白磷钙石双相生物陶瓷增强骨再生

本研究创新性地采用一步固相反应策略，通过引入镁磷酸盐(MP)生成镁白磷钙石(MWH)新相，构建了羟基磷灰石(HA)/MWH交织纳米晶结构。该材料通过"晶界结合强化"机制显著提升力学性能（抗压强度达281 MPa），同时MWH相释放的Mg2+优化了成骨活性，实现了骨修复材料力学强度与生物活性的协同提升。

　　

Highlight

我们提出了一种创新方法，通过简便的一步固相反应制备羟基磷灰石(HA)/镁白磷钙石(MWH)双相生物陶瓷。这种材料不仅展现出优于传统HA陶瓷的力学性能，其MWH相释放的Mg²⁺离子更具备理想的动力学特征，显著增强了成骨活性。通过实验、计算机模拟和生物学评价的有机结合，我们系统研究了交织纳米晶结构、"晶界结合强化"机制以及成骨性能提升的内在规律。

Physicochemical properties of HA/MWH bioceramics

采用不同比例(0-10 wt%)的镁磷酸盐(MP)原料与HA粉末混合，通过数字光处理(DLP)3D打印技术制备了结构精确的陶瓷支架。所有支架的收缩率均控制在12-15%范围内，高度和直径变化保持一致，确保了材料的结构稳定性。

Conclusions

本研究通过一步固相反应策略，在HA生物陶瓷中生成MWH增强相，形成了具有理想Mg²⁺释放和降解效率的HA/MWH交织纳米晶结构。这种独特结构通过"晶界结合强化"机制显著提升力学性能，并促进断裂模式从晶间断裂向穿晶断裂转变。同时，MWH晶体优异的强度贡献和优化的Mg²⁺释放动力学，共同赋予了材料出色的骨再生能力。