羟基磷酸钙（Hydroxyapatite, HAP）作为一种与人体生命活动密切相关的无机材料，其化学式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂（或简写为Ca₅(PO₄)₃(OH)），天然存在于人体骨骼和牙齿中，是骨牙组织的主要无机成分——骨骼中占比65%，牙本质中占70%，牙釉质中更是高达95%，整体占人体总重量约20%。这种特殊的天然属性赋予了它优异的性能，不仅具有耐高温、耐碱、水不溶性等无机材料的共性，更具备极佳的生物相容性、骨传导性、生物活性和一定的生物降解性，同时还拥有优良的吸附性能和离子交换能力，这些特性共同奠定了它在多个领域的应用基础。 

在众多应用领域中，生物医学是羟基磷酸钙最核心的阵地。在骨科领域，它被加工成人工骨、骨螺钉、骨板等植入器械，用于骨折修复和骨缺损填充，其多孔结构能够有效促进新生血管生长，显著提高植入物的临床成活率；在牙科应用中，它既是牙齿修复体（如牙冠、牙桥）和种植牙涂层的核心材料，也是牙齿美白和龋齿预防的关键成分，作为牙膏添加剂时，可直接修复牙釉质，增强牙齿硬度；在整形美容领域，它制成的义眼台、注射式软组织填充剂等产品，能与人体组织良好结合，促进细胞自然生长和修复，降低排异反应风险。 除生物医学外，羟基磷酸钙在环保领域的价值也日益凸显。凭借强大的吸附能力，它可用于废水处理，高效吸附Pb²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺等重金属离子及多种有机污染物；在废气净化中，能有效去除酸性气体和有害挥发性有机物；在土壤修复工程中，可通过离子交换作用固定污染土壤中的重金属，降低其生物有效性，减少对生态系统的危害。在工业及其他领域，羟基磷酸钙同样发挥着重要作用，作为催化剂载体可提高多种化学反应的效率，作为功能填料添加到塑料、橡胶、涂料中能显著提升产品的机械强度和耐磨性，作为食品添加剂可作为钙强化剂用于乳制品、饮料等产品，此外还可用于蛋白质、酶等生物活性物质的层析纯化。 

 喷雾干燥技术因具有工艺简单、效率高、可精确控制颗粒形貌和尺寸等优势，成为羟基磷酸钙制备的主流技术之一，不同研究机构针对特定应用需求，开发了各具特色的制备工艺，那艾仪器喷干燥机三个案例便是其中的典型代表。 

一：空心羟基磷灰石微球制备（药物载体与骨支架方向） 

聚焦羟基磷酸钙在药物递送和骨组织工程领域的应用需求，针对性开发了空心羟基磷灰石微球的制备技术，旨在解决传统载体材料药物负载量低、缓释效果差的问题，为可注射式药物载体和骨组织工程支架提供新型材料。该研究选用硝酸钙[Ca(NO₃)₂·4H₂O]、磷酸氢二铵[(NH₄)₂HPO₄]作为羟基磷酸钙的合成原料，碳酸氢铵(NH₄HCO₃)作为造孔剂，核心设备采用BÜCHI公司的B-290型喷雾干燥机，配合磁力搅拌器、pH计、真空干燥箱和马弗炉完成整个制备流程。 具体工艺流程分为前驱体制备、喷雾干燥和后处理三个阶段。首先进行前驱体溶液的制备：工作人员精确配制0.5M硝酸钙溶液和0.3M磷酸氢二铵溶液，在持续搅拌的条件下将磷酸氢二铵溶液缓慢滴入硝酸钙溶液中，同时用氨水调节体系pH值至10，确保反应朝着羟基磷酸钙的生成方向进行。滴加完成后继续搅拌2小时，使反应充分进行，形成均匀的羟基磷酸钙悬浮液，随后加入质量百分比为1-10wt%的碳酸氢铵作为造孔剂，继续搅拌至完全溶解，得到具有造孔功能的复合悬浮液。 喷雾干燥阶段是形成空心结构的关键环节，团队通过大量实验优化出最佳工艺参数：进料速率控制在7.6 mL/min，进风温度设定为180℃，出风温度稳定在90℃，雾化压力保持0.4 MPa。在该参数下，复合悬浮液被泵入喷雾干燥机后，经雾化器形成微小液滴，液滴在与热空气接触的瞬间，表面水分快速蒸发形成硬壳，同时内部的碳酸氢铵受热分解，释放出CO₂和NH₃气体，在液滴内部形成气泡，随着水分的持续蒸发，气泡逐渐固定下来，最终形成空心微球前驱体。 为提高产品性能，前驱体还需经过严格的后处理：收集的粉体先在60℃真空干燥箱中干燥12小时，彻底去除残留水分；随后置于马弗炉中，在500℃下煅烧3小时，一方面去除粉体中残留的碳酸氢铵和有机杂质，另一方面提高羟基磷酸钙的结晶度，增强微球结构稳定性。最终制备的空心微球由平均晶粒尺寸约15nm的纳米颗粒组成，比表面积高达80 m²/g，这种特殊结构使其具有优异的药物负载能力和缓释性能，可有效控制药物释放速率，延长药效持续时间，在可注射式药物载体、骨缺损填充材料和组织工程支架领域展现出广阔应用前景。 

二：羟基磷灰石/壳聚糖复合微球制备（骨组织工程方向） 

以仿生骨组织成分为研究思路，致力于开发兼具良好生物相容性和机械性能的复合微球材料，用于骨组织工程支架和药物递送系统，解决单一羟基磷酸钙材料脆性大、与细胞结合能力不足的问题。研究选用纳米羟基磷灰石(n-HAp)作为无机相，壳聚糖(CS)作为有机相，冰醋酸作为壳聚糖溶剂，核心设备包括高剪切搅拌器、超声波分散仪、喷雾干燥机和冷冻干燥机，通过有机-无机复合的方式实现材料性能的协同优化。 复合悬浮液的制备是确保材料性能的基础环节。团队首先制备0.5wt%的壳聚糖醋酸溶液，通过精确调节pH值至5.5以下（低于壳聚糖的pKa值），使壳聚糖分子充分溶解并带正电荷；随后按照n-HAp/CS质量比70/30的比例（该比例接近自然骨组织的有机-无机成分比例），将纳米羟基磷灰石粉体加入壳聚糖溶液中。由于羟基磷灰石纳米颗粒表面带负电荷，与带正电荷的壳聚糖分子可通过静电作用形成稳定结合，为确保复合体系均匀分散，先使用高剪切搅拌器以10,000 rpm的转速搅拌30分钟，打破纳米颗粒的团聚体，再通过超声波分散仪超声处理15分钟，进一步细化颗粒尺寸，最终形成均匀稳定的复合分散液，为后续喷雾干燥制备奠定良好基础。 喷雾干燥过程中，团队针对复合体系的特性优化了工艺参数：进风温度设定为160℃，出风温度控制在85℃，进料速率调整为5 mL/min，采用离心雾化方式进行雾化。离心雾化通过高速旋转的雾化盘产生强大的离心力，将复合分散液甩成微小液滴，液滴在热风气流中快速完成水分蒸发，同时壳聚糖分子快速固化，将羟基磷灰石纳米颗粒包裹其中，形成结构完整的n-HAp/CS复合微球。这种制备方式不仅效率高，还能有效保留复合体系的均匀性，避免有机相和无机相的分离。 为进一步提升产品质量，收集的微球需经过真空干燥处理：在40℃真空干燥箱中干燥6小时，去除微球内部残留的溶剂和水分，防止微球结构变形；随后通过标准筛筛选出粒径在10-50μm范围内的微球，确保产品粒径均一性。经表征测试，最终制备的复合微球平均粒径约15.8μm，表面光滑，球形度好，无明显团聚现象。细胞实验表明，该复合微球具有优异的生物相容性和骨传导性，能够有效促进成骨细胞的黏附和增殖，为细胞生长提供良好的微环境；同时，壳聚糖的引入显著改善了材料的韧性，解决了纯羟基磷灰石材料脆性大的问题。该材料可直接用于骨组织工程支架的构建，也可作为药物递送载体负载骨修复相关生长因子，在骨缺损修复、骨组织再生等领域具有重要的应用价值。 

三：羟基磷酸钙纳米棒微簇制备（牙科材料方向） 

聚焦牙科树脂复合材料的性能提升需求，开发了羟基磷酸钙纳米棒微簇作为高性能无机填料，旨在解决传统填料与树脂相容性差、复合材料机械强度和耐磨性不足的问题，为牙科修复材料提供新型增强填料。研究选用硝酸钙、磷酸氢二铵作为羟基磷酸钙合成原料，氨水用于调节pH值，尿素作为辅助试剂，表面活性剂用于改善分散性，核心设备包括高重力反应沉淀装置（旋转填充床RPB）、水热反应釜、喷雾干燥机、热处理炉和高速分散机，通过控制纳米棒形貌和微簇结构实现填料性能的优化。 羟基磷酸钙纳米棒的制备是该技术的核心环节。团队采用高重力反应沉淀法在旋转填充床中合成纳米棒，通过调节反应参数精确控制产品长径比——反应体系中Ca/P摩尔比严格控制为1.67（羟基磷酸钙的理论化学计量比），pH值调节至10，反应温度维持在60℃，反应时间2小时。旋转填充床通过高速旋转产生强大的离心力，使反应物料在微观尺度上实现高效混合，确保反应均匀性，从而生成形貌均一的纳米棒；为进一步提高纳米棒的结晶度和长径比，产物需经过水热后处理——置于水热反应釜中，在180℃下反应12小时，最终制备出长径比分别为2、15、38的三种羟基磷酸钙纳米棒，为后续微簇制备提供多样化原料。 微簇的制备通过喷雾干燥技术实现：首先将特定长径比的纳米棒滤饼分散于去离子水中，制成固含量为2%的悬浮液，加入少量PEG表面活性剂改善纳米棒的分散性，防止团聚；随后将悬浮液送入喷雾干燥机进行处理，优化后的工艺参数为：进风温度120℃，出风温度70℃，进料速率5 mL/min，雾化压力0.3 MPa。在喷雾干燥过程中，纳米棒在液滴内部随着水分蒸发逐渐聚集，形成紧密堆积的微簇结构，这种结构既保留了纳米材料的优异性能，又解决了纳米颗粒直接使用时易团聚的问题。 为增强微簇结构稳定性和与树脂的相容性，产品还需经过热处理和表面修饰：收集的微簇粉体在500℃下热处理3小时，通过颗粒间的弱烧结作用增强微簇内部结合强度；随后使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-MPS)对微簇表面进行改性，使微簇表面接枝与牙科树脂相容性良好的有机官能团，提高填料与树脂基体的界面结合力。最终制备的微簇呈规则球形，粒径范围1-4μm，由长径比为2的纳米棒紧密堆积而成。 将该微簇作为填料加入牙科树脂后，复合材料性能得到显著提升：弯曲强度提高36.3%，弯曲模量提高11.4%，压缩强度提高56.6%，同时最大填充量从传统填料的50%提升至60%，有效改善了牙科修复材料的机械性能和耐磨性，延长修复体的使用寿命。该材料可广泛应用于牙科复合树脂、种植牙基台涂层和牙齿美白产品中，为牙科修复技术的发展提供了有力支撑。 综合来看，喷雾干燥技术在羟基磷酸钙制备中展现出显著的技术优势，通过调控原料配比、pH值、进风温度、进料速率和雾化条件等关键工艺参数，可精确控制产品的形貌、结构和性能，满足不同领域的应用需求。

上述三个案例分别针对药物载体、骨组织工程和牙科材料三大方向，形成了各具特色的制备策略——空心微球通过特殊结构实现药物缓释功能，复合微球通过有机-无机协同提升生物相容性和韧性，纳米棒微簇通过形貌优化增强牙科材料的机械性能，这些技术成果不仅丰富了羟基磷酸钙的制备方法，更为其在生物医学及其他领域的广泛应用提供了坚实的技术支撑。未来，随着工艺参数的进一步优化和多学科技术的融合，喷雾干燥制备羟基磷酸钙的技术将朝着更高效、更精准、更具功能性的方向发展。