河道治理需要长久、持续的投入，除了清淤疏浚、截污纳管及生态修复等工程，而用可吸附杂质的物质，例如活性炭吸除污染物、微生物，这种方式简单便捷，成本也较低。除了活性炭，羟基磷灰石（Hydroxyapatite）也是一种吸附能力极强的无机物，常用于蛋白纯化、环境治理等领域。
那么，羟基磷灰石的吸附能力是源于什么？一个能够清洁河道的物质用于医美注射时，需要注意些什么呢？
羟基磷灰石河道修复
如我们之前文章介绍（点击阅读：羟基磷灰石文章合集）羟基磷灰石是一种生物相容性极高的材料，是钙磷灰石的一种天然矿物形式，可以在火成岩、变质岩和土壤中找到，也可以通过人工合成，其成本较低，经济价值很高。
羟基磷灰石的功能基团由带正电荷的钙离子（Ca2+）和负电荷的磷酸根（PO43-）组成，这种不同的电荷使得羟基磷灰石具备很好的吸附能力（如下图）：
阳离子交换作用：当目标物带正电荷时候，可以与PO43-结合，而与Ca2+是相互排斥，这种作用主要是阳离子交换作用。这种阳离子交换作用会受到洗脱缓冲液中的中性盐浓度（如氯化钠）或者平衡液中磷酸盐浓度的影响。这种作用随着pH的增高也会相应减弱。因此，增加盐、磷酸盐的浓度或增高pH，都会减弱目的蛋白与PO43-之间的相互作用；
金属亲和：Ca2+可以与蛋白或其他物质（如核酸）表面的羧基簇或磷酸基团形成配位键，而同时与PO43-相排斥。这种结合方式作用力是一般离子交换的15-60倍。所以这种结合方式受离子的影响比较小，对NaCl不敏感。而且这种作用力随着离子强度会增加金属亲和力，原因是由于离子强度的增加屏蔽了分子表面功能基团与PO43-之间的相互排斥作用。这种结合方式可以通过磷酸钠进行洗脱。
这种环境友好、经济实惠的无机材料在一定形态下具有优异的化学稳定性、离子交换性和金属螯合能力，在处理污水过程中不会造成二次污染，近年来在水处理方面受到了较多关注。如下图，展示了羟基磷灰石不同的机制来捕获污染物。
值得关注的是，羟基磷灰石对大肠杆菌同样有很强的吸附作用，有学者对比了大肠杆菌在羟基磷灰石、活性炭和聚合物材料（聚氯乙烯和聚氨酯）的粘附性。
下图展示了大肠杆菌培养45分钟后羟基磷灰石、活性炭、聚氯乙烯（PVC） 和 聚氨酯（PU）表面的扫描电子显微镜图像，粘附在羟基磷灰石的大肠杆菌的粘附数量约等于活性炭，显著高于其他聚合材料，材料表面的亲水性可能是决定这种粘附行为的主要因素。
除了大肠杆菌等细菌外，工业污水也对河流湖泊等水体，甚至水产品产生影响，其主要污染物包括重金属、有机污染物等。如我们上文所述，羟基磷灰石的OH-，Ca2+，PO43- 等离子具有良好的离子交换性能，根据目标物的不同带点属性，能吸附重金属和有机染料等污染物。
有研究表明，通过制备多孔结构的纳米级羟基磷灰石有着很高的比表面积，它们具有更强的吸附能力，低结晶度和高比表面积（170 m²/g）的羟基磷灰石粉末在制备后能够定量去除Pb、Zn、Be、U、Bi、V、Al、Cu和Ga等多个离子，而结晶度更高（65-95%）和比表面积在5-30m²/g之间的粉末只能去除少数元素（Pb、Bi、Ga）。活性炭也是一种常用于过滤重金属离子的材料，对Pb2+吸附率为30 mg/g，Zn2+的离子去除能力在9.9-18 mg/g。而纳米羟基磷灰石在吸附 Zn2+的效率是活性炭的420%，吸附Pb2+吸附方面则超过了700%。
比表面积 - 吸附能力的核心
上文中的吸附能力本身虽然来自于钙离子和磷酸根，但一个40μm的羟基磷灰石微球毕竟体积有限，有限的体积要做到更高的吸附能力，其核心因素就在于更加广阔的与目标物接触面积 - 即比表面积。
比表面积（Specific Surface Area，SSA）是指单位质量物料所具有的总面积。单位是m2/g。通常固体材料才有比表面积，例如粉末、纤维、颗粒、片状及块状材料。比表面积还有另一种定义：面积/体积。
在多孔固体中，由于外表面积相对内表面积而言很小，基本可以忽略不计，因此比表面积通常指“内表面积”。不同固体物质比表面积差别很大，通常用作吸附剂、脱水剂和催化剂的固体物质比表面积较大。比如氧化铝比表面通常在100－400m2/g，分子筛300-2000m2/g，活性碳可达1000m2/g以上。而多孔的羟基磷灰石 SSA 大约在 30-40m2/g，实心的羟基磷灰石 SSA甚至可以低于1m2/g。
测试 SSA 的方法通常是气体吸附法。根据气体在固体表面的吸附特性，在一定压力下，被测样品颗粒（吸附剂）表面在超低温下对气体分子（吸附质）具有可逆物理吸附作用，并对应一定压力存在确定的平衡吸附量。通过测定出该平衡吸附量，利用理论模型来等效求出样品的比表面积。想了解更多计算 SSA 的读者，可以参考 10.1021/ja071174k 或者：http://www.cailiaoniu.com/30113.html，我们这里不过多赘述。
由此可知，高 SSA 类材质，其吸附能力往往都很突出（例如富勒烯、活性炭），而高 SSA 的物质必须是有足够多的孔洞，其围观下如同海绵，有非常多的细小微孔，例如上图中是多孔中空的羟基磷灰石微球（详情点击：贝融羟基磷灰石型号一览），就属于比表面积较高，吸附能力也较强的。
HEROSTEMLAB 汇融实验室
HEROSTEM® Inc., an innovation biotechnology company, is based in Shanghai, China. The laboratory initiated stem cell study and clinical applications back in 2007. Combining stem cell and genetic engineering platforms, HEROSTEM continues to deepen its research and development in the field of bio-based aesthetics, and has launched more than 20 regenerative aesthetic SKUs.
BETAGENE® Genetic, a Shanghai-based innovation-driven company and a subsidary of HEROSTEM®, is a global reagent and hydroxyapatite supllier. We provide and market a wide range of GMP recombinant proteins, enzymes, customized proteins and hydroxyapatite sphere through genetic engineering and biosynthesis . The company has developed several recombinant expression systems including bacterial, yeast, insects and mammalian.
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