钙磷陶瓷材料是一种骨替代材料，因成分与骨组织中骨盐[主要是羟基磷灰石（hydroxyapatite，HA）]类似，同时避免了自体骨来源有限、二次创伤的缺点^[1]，因此其在临床上得到了广泛应用。目前用作生物陶瓷材料的主要有HA、磷酸三钙（tricalcium phosphate，TCP）、双相磷酸钙（biphasic calcium phosphate，BCP）、无定形磷酸钙（amorphous calcium phosphate，ACP）和缺钙型羟基磷灰石（calcium deficient hydroxyapatite，CDHA）^[2]，其中由不同比例的HA和β-TCP组成的BCP具有可控的降解性、良好的骨传导性和生物相容性，被认为是骨重建手术中骨替代材料的“金标准”^[3]。

BCP材料的来源有2种，一种是人工合成，最常见的是先应用湿法或沉淀法制备CDHA，然后将其煅烧后得到BCP粉体^[4]。但制备工序复杂、孔径分布不可控、成本高，同时生物活性较低^[5-6]。另一种方法是通过天然骨制备，相较于人工合成的方法，天然骨制备BCP的方法简单，且制得的BCP具有天然的孔隙结构^[7]。目前研究较多的天然骨来源是牛骨、猪骨等，但其往往需要在1 300 ℃以上的高温下煅烧或加入化学试剂才能生成BCP，而且其中的β-TCP含量较低^[8]。鱼骨通常被认为是鱼类加工过程的副产物，经济价值较低。有研究发现，部分海洋鱼骨如鲑鱼^[7]、裸盖鱼^[7]、沙丁鱼^[7]、鳕鱼^[9]、鲷鱼^[10]、带鱼^[11]、蓝鲨^[12]、比目鱼^[13]、飞鱼^[13]、鲭鱼^[13]等通过单纯煅烧的方法在较低的温度下即可制备成BCP材料，其中β-TCP含量较高，且保留了天然的微观孔隙结构。本文从制备方法和材料表征等方面对海洋鱼骨制备BCP的研究进展作一综述。

高温煅烧法是目前最常见的海洋鱼骨制备BCP方法，通常是将海洋鱼骨初步去除有机质后，置于加热炉中，然后缓慢升温加热，该方法较为简单。但是，目前传统的加热炉是采用表面加热机制对试样进行间接加热^[14]，根据加热速率的不同，从试样表面到试样中心会产生较大的热梯度，可能会对材料的微观结构不利。同时，常用的加热炉通常是以5~10 ℃/min的速率逐渐升温，需要的时间较长，导致高温下得到的晶粒结晶度较大，晶粒尺寸可能不均匀^[15]。

微波加热法是使用微波的方法对材料进行加热，与传统热传导方法会导致热梯度不同的是，微波加热是采用体积加热，内外同时加热，将能量直接转移到材料中，从而获得更高的加热速率^[16-17]。Li等^[18]用微波和常规加热的方法分别煅烧纳米HA材料，结果显示微波加热法较常规加热法得到的BCP材料结晶度更低，晶粒更细、更加均匀。Mangkonsu等^[19]发现微波烧结法制备的磷酸钙陶瓷材料在硬度、密度和微观结构方面均优于常规烧结的材料。Pei等^[20]运用3D打印结合微波煅烧的方法制备HA支架材料，发现相对于3D打印结合传统煅烧，微波煅烧后的材料中形成了微孔。但是，目前还没有对鱼骨材料使用微波加热法制备BCP的报道。此外，微波法处理钙磷材料的介电吸收较低，会导致其热效率相对较低^{[6, 21]}。

碱性水热法是指在密封的压力容器中，以碱性水溶液作为溶剂，粉体经溶解和再结晶而制备材料的一种方法。相对于其他粉体制备方法，碱性水热法制得的粉体具有晶粒发育完整、粒度小且分布均匀、颗粒团聚较轻的优点^[22]。Rocha等^[23]以乌贼骨为原料，通过碱性水热法在200 ℃获得了具有良好孔隙联通、孔径大小的HA材料，并发现在1 400 ℃以上时HA可部分转化为β-TCP，即成为BCP材料。但是碱性水热法对设备要求较高（耐高温高压的钢材，耐腐蚀的内衬），技术难度大（温压控制严格），安全性能差且成本较高。

除了上述方法，Boutinguiza等^[12]还尝试以蓝鲨鱼骨为材料，不经过任何煅烧，而是通过激光消融系统配合气体压缩喷射器成功制备出BCP。但是，激光溶蚀法的技术难度大、成本高昂，且无法保留鱼骨天然的微观孔隙结构。

海洋鱼骨在煅烧过程中的热分解行为通常分为水分子的分解、有机物分解、脱碳作用3个阶段。Zhu等^[7]通过热重分析发现，当温度从室温升至200 ℃时，鲑鱼骨、沙丁鱼骨、裸盖鱼骨的质量在加热过程中出现第1次下降，此阶段主要是吸附水分的丢失；加热过程中的第2次明显的质量变化出现在200~600 ℃，主要是结晶水及有机物的丢失；超过700 ℃时，鱼骨的质量出现第3次明显下降，可能是发生了脱碳反应。不同的研究者统计得到的鱼骨煅烧过程的质量损失率差异较大，Piccirillo等^[9]认为一方面可能是由于鱼骨种类的不同，其中有机成分的含量有所差异；另一方面，鱼骨煅烧前的预处理方法不同，对最终的结果也有较大影响。

X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）和傅里叶变换红外（Fourier transform infrared，FTIR）光谱是2种常用的分析鱼骨煅烧过程中物相成分和官能团变化的检测方法。海洋鱼骨来源的BCP材料主要成分为HA和β-TCP，两者的相对含量受到鱼骨种类、煅烧温度、煅烧时间等因素的影响。为确定最佳的煅烧温度，研究者对多种海洋鱼骨进行了不同温度的煅烧。Zhang等^[11]在600~1 000 ℃对带鱼骨进行煅烧，发现在700 ℃以上时材料中开始同时出现了β-TCP和HA，而在此之前，材料中主要的无机相是HA。Hamada等^[13]发现比目鱼骨、飞鱼骨、鲭鱼骨、沙丁鱼骨在600 ℃以上时材料中就开始出现β-TCP和HA双相成分。随着温度的升高，β-TCP的相对含量也逐渐增加，Zhu等^[7]在600~1 100 ℃分别煅烧鲑鱼骨、裸盖鱼骨、沙丁鱼骨，结果发现鲑鱼骨在900 ℃时β-TCP的相对含量达到最高，而裸盖鱼骨为1 000 ℃，沙丁鱼骨为1 100 ℃；鲑鱼骨中β-TCP的最高相对含量（49%）明显高于沙丁鱼骨（39.4%）和裸盖鱼骨（28%）。

除了β-TCP和HA成分，海洋鱼骨来源的BCP材料中还存在少量碳酸根离子。碳酸根离子常见的存在形式为碳酸HA，它的存在可能会降低HA的结晶度，增加材料的溶解度^[24]。碳酸HA还可以增加晶粒的表面粗糙度，有利于骨诱导^[25]。

海洋鱼骨来源的BCP材料中还存在微量金属元素，包括Na、Mg、K、Sr等。这些微量元素可能会取代HA中Ca2+的位置，进而影响材料性能。有研究者发现，含微量元素的磷酸钙对细胞生长和骨整合有利，并且能够增强材料的生物相容性^[26]。此外，微量金属元素的存在还会使材料测得的钙磷比降低^[27]。

不同海洋鱼骨制备的BCP材料的微观晶粒形态各异，包括针状、球状、短棒状、不规则状等^{[7, 28-29]}。晶粒大小主要分布在纳米层次，并随着煅烧温度和时间的增加而逐渐增大。Venkatesan等^[15]研究发现，未煅烧前的金枪鱼骨的晶粒粒径为5~10 nm，在马弗炉中经900 ℃煅烧5 h后晶粒粒径增大至300~1 000 nm。Zhu等^[7]也发现鲑鱼骨等海洋鱼骨经700 ℃煅烧2 h后晶粒粒径为30~100 nm，温度升高至900 ℃时晶粒粒径增大到50~200 nm。Sunil和Jagannatham^[30]在透射电镜下观察不同温度煅烧后的鱼骨，发现粒径的增大是由于随着温度的升高晶粒之间发生融合所致。

海洋鱼骨来源的BCP材料保留了天然的孔隙结构，且孔隙间互相联通。与人工合成材料相似，煅烧温度对材料的孔隙率、孔径、比表面积具有显著影响。Ozawa等^[10]研究鲷鱼骨来源的BCP时发现，随着煅烧温度的升高，材料的平均孔径从600 ℃时的30 nm增大到1 000 ℃时的100 nm以上，而比表面积则从10.5 m²/g（600 ℃）下降到1.6 m²/g（1 000 ℃）。不同的鱼骨种类同样对材料性能有影响，Yamamura等^[31]将石首鱼骨在800 ℃煅烧后发现材料的平均孔径为8 μm，明显大于鲷鱼骨来源的孔径。随着煅烧温度的升高，BCP材料的孔隙率和比表面积逐渐降低，晶粒尺寸和平均孔径逐渐增大，从而导致材料的溶解性下降^[32]。因此，在制备海洋鱼骨来源BCP材料的过程中，控制煅烧温度十分必要。目前对海洋鱼骨来源的BCP材料孔隙结构的研究资料很少，对骨替代支架材料最优的孔隙结构也存在争议，因此，后续仍需进一步研究。

在临床应用中，理想的骨替代支架材料应该无细胞毒性且具有良好的生物相容性。Boutinguiza等^[33]采用MTT法对金枪鱼骨、剑鱼骨来源的BCP进行了细胞毒性实验，结果显示材料对小鼠成骨细胞系MC3T3E1细胞无细胞毒性。Zhu等^[7]采用CCK-8法对鲑鱼骨、裸盖鱼骨、沙丁鱼骨来源BCP材料的细胞毒性进行了检测，结果也显示无细胞毒性。Yamamura等^[31]将石首鱼骨来源的BCP材料植入小鼠皮下组织，结果显示生物相容性良好。

海洋鱼骨来源的BCP材料与人工合成材料类似，其降解性在很大程度上取决于HA/β-TCP比例。除此之外，材料的微观结构特征，包括晶粒尺寸、孔径、孔隙率、比表面积等也会影响材料的降解性能。因此，通过控制制备条件（如煅烧温度等）就可以调整鱼骨来源BCP材料的降解性能。

有研究者认为，BCP材料本身具有一定的骨诱导性能^[34-35]，其骨诱导性能与成分（HA/β-TCP比例）、微观结构（晶粒尺寸、孔径、孔隙度、表面微结构等）有关^[36]。对于BCP材料中最佳的HA/β-TCP比例目前尚无统一认识。Cho等^[37]和Kong等^[38]发现HA/β-TCP成分比例在60/40和50/50时的细胞增殖率更高。Fariña等^[39]发现HA/β-TCP含量比在15/85时，在成骨速度、成骨量上明显优于HA/β-TCP含量比在85/15时。对于材料的微观结构，纳米水平的晶粒大小被认为可以促进骨细胞的黏附、增殖和分化^[18]。孔径不同时其作用也有所差别，大孔（100 nm以上）可以为成骨细胞的定植、分化提供环境^[40]，而微孔（10 nm以下）则有利于体液的流动并增强蛋白质吸附能力^[41-42]。Rustom等^[32]发现大孔与微孔结合的材料骨诱导性能优于单纯大孔材料。除此之外，Adams等^[25]还发现碳酸HA可以增加HA晶粒的表面粗糙度，利于成骨。

海洋鱼骨来源的BCP材料既具有大量的β-TCP成分，还具有纳米层次的晶粒尺寸、丰富的大孔和微孔，同时还含有少量的碳酸HA，这些条件提示海洋鱼骨来源的BCP材料具有潜在的骨诱导性能。但是，目前还缺乏海洋鱼骨来源BCP材料骨诱导性能的直接证据。

海洋鱼骨通过简单的高温煅烧方法就可获得BCP，该BCP保留了鱼骨的天然微观孔隙结构，并具有良好的生物相容性及潜在的骨诱导性能，有望成为一种潜在的骨替代材料，具有进一步应用于临床的可能。目前，对海洋鱼骨制备BCP材料的认识大多停留于新鱼骨的发现阶段，而对更优化的制备方法、制备过程中的影响因素及调控、材料改性等方面的研究还不够深入，未来有必要进一步深入研究。