程 瀟，王長秋，王 卉

(1. 造山帶與地殼演化教育部重點實驗室， 礦物環(huán)境功能北京重點實驗室， 北京大學地球與空間科學學院， 北京 100871；2. 北京經濟管理職業(yè)學院 珠寶與藝術設計學院， 北京 100102)

與純磷灰石相比，作為構成脊椎動物硬組織的主要無機相，生物磷灰石存在結晶度低、非化學計量性和熱穩(wěn)定性差的特點(Legeros and Legeros, 1984; Bigietal., 1992)。人們熟知的骨和牙齒，其主要無機成分為羥基磷灰石(HAP)(秦善等， 2008； 張愛娟， 2009； 崔福齋， 2012)。腎結石患者的腎乳頭尖部常見一種被稱作Randall ’s plaque(RP)的斑塊，該斑塊被認為是腎結石形成的一個初始點和滯留點，其主要無機成分亦為HAP(Randall, 1944; Evanetal., 2006)。實際上，人體幾種常見腫瘤(乳腺癌、甲狀腺癌、卵巢癌、腦膜瘤)等中常伴有一定的微鈣化，鈣化的最常見物相也為HAP(Frappartetal., 1986； Hakaetal., 2002； 楊若晨等， 2008； 趙文雯等， 2009； 王長秋等， 2011； 熊翠娥等， 2011a， 2011b； 孟繁露等， 2015)。上述生物磷灰石中常常可以檢測到Zn元素的存在(Beattie and Avenell, 1992; Tvinnereimetal., 1999; 崔福齋， 2012； 孟繁露等， 2013b， 2015)，且濃度高于100×10-6(馬麗英， 1998； Merlinetal., 2012)。

在生物醫(yī)學材料領域，HAP因具有良好的生物相容性、生物活性，能與人體骨骼組織形成化學鍵結合等，而被人工大量合成并廣泛應用于整形外科和牙科領域(Suchapnek and Yoshimura, 1998; Sanoshetal., 2009)，還可進一步制成性能優(yōu)良的HAP陶瓷和骨組織工程支架材料等(Itoetal., 2000; Tampierietal., 2001; 張愛娟，2009； Zhangetal., 2018)。為了滿足臨床應用的需要，常需在HAP中添加一些元素以改善其性能，含Zn羥基磷灰石(Zn-HAP)就是其中非常重要的一類改性材料，且有望成為新一代的骨修復和替換材料(李明鷗等，2008，2009； Zhangetal., 2018)。研究報道的合成Zn-HAP中Zn2+替代上限存在一定差異，摩爾分數為15%～25%(Bigietal., 1995; Miyajietal., 2005; Tangetal., 2009; Renetal., 2009)。

Zn在地殼中的豐度不足100×10-6，且Zn和Ca的離子半徑相差較大，地質條件下不易發(fā)生Zn2+對磷灰石中Ca2+的替代(陳振宇等， 2009)，因此，生物磷灰石中的Ca位替換具有特殊性，傳統(tǒng)的磷灰石類質同像替換理論對其Ca位替換并不完全適用。近年來，由于人體病理性鈣化及生物醫(yī)學材料的研究需求，Zn在HAP中的存在及其晶體化學行為引起了廣泛關注(孟繁露等，2013b，2015；Zhangetal., 2018)。

生物磷灰石的新陳代謝和/或物理化學行為與其所含離子的空間配位密切相關，Zn占據Ca的位置，會對其晶體結構、結晶度和物理化學性質等造成一定影響(Legerosetal., 1999; Miyajietal., 2005; Hayakawaetal., 2007)，因此了解Zn摻入HAP的具體機制以及Zn在生物磷灰石中的晶體化學行為非常重要。HAP結構中存在適合于Zn取代的兩個不同的陽離子位點Ca1和Ca2(Tangetal., 2009; Matsunagaetal., 2010)，盡管目前有廣泛的研究集中在Zn-HAP上，但結果和數據相當不一致(Barreaetal., 2001; Hayakawaetal., 2007; Tangetal., 2009; Matsunagaetal., 2010)，HAP中Zn的摻入模式，尤其是結合位點及其局部結構仍不確定。本文綜述了國內外關于生物磷灰石中Zn的存在狀況、Zn對Ca的替代機制及Zn替代對生物磷灰石的影響等方面的研究進展與現狀，并討論了Zn在生物磷灰石中的晶體化學研究對人體腫瘤診療的啟示作用。

1 傳統(tǒng)的磷灰石類質同像替換理論

羥基磷灰石(HAP)，理想化學式為Ca5[PO4]3(OH)，屬于一類孔道結構礦物，可以發(fā)生多種陰陽離子替代。關于磷灰石的類質同像替代問題，劉羽等(2003)進行過較為詳盡的綜述：在Ca位上存在兩種不同的陽離子位置： 相對較大的Ca1位和較小的Ca2位，多種不同類型、不同半徑的金屬離子可以進入這兩種結構位置，除了2價的Sr2+、Mn2+、Fe2+、Ba2+等外，還經常出現Ce3+、La3+、Nd3+、Sm3+、Y3+等3價稀土元素離子和Na+等1價金屬離子。關于Zn2+替代的報道少見，僅有陳振宇等(2006)對中國大陸科學鉆探(CCSD)榴輝巖中磷灰石的研究表明，磷灰石中含有微量的Zn。

普遍認為，晶體中類質同像的形成必須具備以下條件：相互替代的原子(離子)大小相近、離子化合物的電價總和平衡、相似的化學鍵性、適當的熱力學條件。晶體化學上，Zn3+與Ca3+屬于不同離子類型，前者為銅型離子，后者為惰性氣體型離子；Zn3+和Ca3+的半徑相差較大，分別為0.074 nm和0.099 nm，理論上兩者不易互相取代，地質作用中通常只在高溫條件下才能形成有限的類質同像替代(陳振宇等， 2009)，加之Zn在地殼中的豐度不足100×10-6，因此Zn在HAP中的存在往往被忽視。

2 Zn在生物磷灰石中廣泛存在

在通常不足40℃的人體體溫的低溫條件下，Zn富集于骨骼(Murray and Messer, 1981)和牙齒(Tvinnereimetal., 1999; Milaimetal., 2018)以及潛在的病理性鈣化(Carpentieretal., 2011; Merlinetal., 2012； 孟繁露等， 2013b)中。Zn廣泛存在于骨骼中，質量分數為0.0126%～0.0217%(Beattie and Avenell, 1992)，可以刺激動物骨的發(fā)育和礦化(Yamaguchietal., 1987)。牙齒被發(fā)現含有一定量的Zn，且被用作環(huán)境暴露的指示劑(Tvinnereimetal.,1999)，Takatsuka等(2005)通過實驗驗證了ZnO對牙本質脫礦的抑制作用，Zn亦被證明對硬牙組織的礦化和成熟及對減少齲病有積極意義(Milaimetal., 2018)。Carpentier等(2011)對多個RP的Zn含量進行了測試，得出其平均含量﹥5 000×10-6，明顯高于腎結石中的Zn含量，提示Zn可以促進髓質間質中磷酸鈣的沉積(Negri and Luis, 2018)，腎結石患者的Zn排泄量顯著高于正常受試者(Trincherietal., 1992)，飲食中高Zn攝入量也被認為與較高的成人腎結石風險相關(Turneyetal., 2014)。Merlin等(2012)利用電感耦合等離子體光譜(ICP)對卵巢癌和甲狀腺癌砂粒體鈣化中的無機元素進行了研究，測得其中微量元素Zn的濃度高于100×10-6。孟繁露等(2013b)利用顯微同步輻射X射線熒光(μ-SRXRF)對乳腺不同類型病變鈣化物進行了元素分析，擬合圖譜顯示這些鈣化物中均含元素Zn。

在生物醫(yī)學材料領域，學者們采用溶膠-凝膠法(Jallotetal., 2005; Miaoetal., 2005; 李明歐等， 2009)、濕化學法(Renetal., 2009)、水熱法(Lietal., 2008; 李明歐等， 2008； Xiaoetal., 2008)以及化學沉淀法(Bigietal., 1995; Legerosetal., 1999; 劉榕芳等，2003； Miyajietal., 2005; 李明歐等， 2008； Tangetal., 2009； 董勝敏等， 2010；Matsunagaetal., 2010； Aliouietal., 2019)等方法均合成了含有Zn的HAP。

3 Zn摻入生物磷灰石的具體機制

從礦物學角度看，HAP具有一種適應性的骨架結構(Whiteetal., 2005)，且在兩種Ca位點(Ca1和Ca2)上可容納一定量的Zn(Ma and Ellis, 2008; Matsunaga, 2008; Tangetal., 2009; Matsunagaetal., 2010)。對于Zn摻入HAP的具體機制，主要存在以下3種觀點。

3.1 吸附作用

Bigi等(1995)實驗合成的HAP粉末的Ca/Zn值與初始溶液中的Ca/Zn值幾乎相等，且晶胞參數變化與Zn濃度的關系并不明顯，其認為大部分Zn與磷灰石相的相互作用僅限于晶體表面和/或無定形部分。Barrea等(2001)利用擴展X射線吸收精細結構譜(EXAFS)研究了Zn在人體牙齦中的第一殼層配位，發(fā)現上牙齦樣品中的Zn呈四面體配位，將其解釋為Zn吸附于HAP表面。唐文清等(2007)、張昱等(2008)利用廢棄蛋殼制備HAP，對廢水中的Zn2+進行了吸附研究，發(fā)現當HAP對Zn2+的吸附達到平衡時，延長攪拌時間，去除率一直保持而沒有下降，且HAP對Zn2+的吸附符合Freundlich和 Langmuir吸附方程，據此認為HAP對Zn2+發(fā)生了以離子交換吸附和表面吸附為主的吸附作用。

3.2 Zn進入晶格替代Ca

Takatsuka等(2005)通過對ZnO/ZnO+ZnCl2處理的牛牙樣品、膠原蛋白粉末、合成的Zn-HAP、ZnCl2處理的HAP等樣品進行X射線近邊吸收譜(XANES)和EXAFS對比分析，認為Zn進入HAP晶格中替代了Ca。Barrea等(2001)的EXAFS結果表明下牙齦樣品中的Zn呈八面體配位，將其解釋為Zn進入了HAP晶格。Matsunaga等(2010)對化學沉淀法合成的Zn-HAP的XRD分析證實形成的是單一物相，且樣品在773 K下退火后的XRD和XANES結果沒有明顯的區(qū)別，認為摻雜的Zn2+不是簡單地吸附在HAP表面，而是進入了HAP晶格。李明歐等(2008)采用水熱法制備納米Zn-HAP，發(fā)現隨著Zn2+濃度的增加，沿a軸和c軸方向的HAP晶粒尺寸、晶胞參數a和c以及晶胞體積均呈減小趨勢，認為該現象是由Zn進入HAP晶格引起的。Ren等(2009)對濕化學法合成的納米Zn-HAP進行了多次超聲波清洗處理，以排除吸附作用的干擾，相關實驗結果均證實Zn進入HAP結構中替代了Ca，而不是簡單地吸附在HAP表面或非晶相上。Alioui 等(2019)對沉淀法合成的Zn-HAP進行測試的結果也表明Zn進入了HAP晶格。

如圖1所示，在HAP結構中，Ca1平行c軸排列，位于6個分居上下兩層的[PO4]四面體之間，與這些[PO4]四面體的9個角頂O相連(圖1a、1b)，呈9次配位，其中6個較鄰近的O原子(3個O1和3個O2原子，分別分布在單位細胞的上下兩層)與Ca1形成環(huán)狀Ca1—PO4骨架，另外3個較遠的為O3原子(圖1b)，Ca1—O9多面體之間共面連接；12個分居上下兩層的[PO4]四面體圍成沿c軸延伸的較大通道(圖1a)，配位數為7的Ca2位于通道內(圖1a)，被5個[PO4]四面體包圍，與1個O1、1個O2、4個O3和1個O4原子(屬于OH基團)成鍵(圖1a、1c)，即Ca2—O7多面體通過5個角頂和1個棱的共用與周圍的磷酸基團以及羥基相連。

圖 1 沿c軸觀察的HAP結構(a)以及Ca1(b)、Ca2位點(c)的結構構型(修改自Tang等, 2009)Fig.1 Crystal structure of HAP viewed along the c axis (a) and local atomic structures of Ca1 (b) and Ca2 (c) (modified after Tang et al., 2009)

無論Zn在哪個位點，具有哪種配位，HAP的局部結構都必須變形以適應Zn的替代。如果Zn占據Ca1位點，將破壞Ca1—O9多面體上下面的共面結構，本質上會破壞環(huán)狀Ca1—PO4骨架；如果Zn占據Ca2位點，Zn—O多面體和通道OH的距離將縮短而引起局部結構發(fā)生收縮，使得對相鄰Ca1位的影響最小化，并避免對結構造成破壞(Tangetal., 2009)。理論上Ca2位的置換更穩(wěn)定(Matsunaga, 2008; Matsunagaetal., 2008; Tangetal., 2009)。

XANES通常可以反映一個被關注原子的局部配位結構和化學結合狀態(tài)，而且很穩(wěn)定，因而可用于分析Zn-HAP的具體化學環(huán)境(Matsunagaetal., 2010)，有效研究Zn占據Ca1或Ca2位置的可能性(Tangetal., 2009; Matsunagaetal., 2010)。對Zn具體占位進行的XANES實驗研究也一致認為Zn更容易占據Ca2位而非Ca1位(Ma and Ellis, 2008; Matsunaga, 2008; Tangetal., 2009; Matsunagaetal., 2010； 孟繁露等， 2013b)。

3.3 Ca2+空位填充機制

為了研究HAP中取代Ca2+的Zn2+的局部環(huán)境，Matsunaga等(2010)在熒光模式下對沉淀法合成的Zn-HAP樣品進行了XANES測試，獲得了與Tang 等(2009)、Takatsuka等(2010)幾乎完全相同的Zn摻雜HAP的實驗光譜，并將其與計算模擬的理論光譜進行了歸一化和比較(圖2)。

如圖2所示，“Ca-def HAp”模型中Zn2+取代發(fā)生在Ca2位點的理論圖譜“Zn@ Ca-2”(圖中綠色)與實驗圖譜“Expt.”(圖中黑色)顯示出高度的一致性；而“Perfect HAp”模型中Zn占據Ca1位和Ca2位的理論光譜“Zn@Ca-1”和“Zn@Ca-2”(圖中藍色)都顯示了與實驗光譜“Expt.”明顯不同的光譜特征， 峰A(9 662 eV)、峰B(9 665 eV)、峰C(9 674 eV)以及AB之間的峰分裂均存在較大的差異，且“Zn@Ca-1”和“Zn@Ca-2”在B峰值后出現了肩型特征，而沒有出現實驗圖譜“Expt.”在9 656 eV附近的邊前峰。這些差異表明Zn2+進入HAP結構不能由完好晶格中的Ca被簡單替代來解釋。

圖 2 Zn占據Ca1、Ca2位的實驗和模擬計算XANES圖譜(據Matsunaga等, 2010)Fig. 2 Experimental Zn-K XANES for Zn2+-doped HAP in comparison with theoretical ones (after Matsunaga et al., 2010)

另外，Matsunaga等(2010)還得到摻雜Zn2+的HAP含有一定量的Ca2+空位的結論，即摻雜了Zn2+的HAP化學成分傾向于缺失Ca，n(Ca+Zn)/n(P)﹤1.67，與以往的一些研究結果一致(Bigietal., 1995; Miyajietal., 2005)。據此，Matsunaga等(2010)假定了一個Ca2+空位缺陷復合體填充機制： 在Ca2位置的Ca2+空位上(圍繞OH垂直于c軸排列的三角形Ca位)，電荷由兩個質子補償，形成電荷中性的空位質子缺陷復合體，用“(VCa-2Hi)x”表示，則空位填充機制可表示為(VCa-2Hi)x(HAP) + Zn2+(aq)→ZnCa(HAP) +2H+(aq)，即Ca2+空位缺陷復合體不僅是HAP中鈣缺陷的來源，而且可充當Zn2+在HAP中的原子位點。相關實驗已經確定了Ca2的優(yōu)先損失(Miyajietal., 2005)，理論和實驗的XANES結果也證實Ca2+空位缺陷復合體是一種含Ca缺陷的HAP可能存在的模型(Matsunaga, 2008)。替代的Zn2+和缺陷復合體顯示出相互吸引作用，且缺陷締合使得Zn2+對Ca2+空位復合體的替代更加穩(wěn)定，并可能導致Zn-HAP中鈣缺陷的增加(Matsunagaetal., 2010)。

4 Zn的摻入對生物磷灰石的影響

4.1 晶粒尺寸和結晶度的變化

部分研究表明Zn的摻入會抑制生物磷灰石的結晶。Bigi等(1995)發(fā)現隨著Zn2+濃度的增加，合成Zn-HAP的XRD特征峰逐漸變寬、變弱，(211)和(112)晶面對應的XRD峰分裂也變得模糊，認為Zn2+濃度的增加使得晶粒尺寸減小和(或)晶體應力增加。LeGeros等(1999)認為少量Zn摻入到HAP結構中便會導致磷灰石相的結晶度明顯降低，因而結構不能容納更多的Zn。Miyaji等(2005)使用化學沉淀法合成Zn-HAP，發(fā)現當Zn2+摩爾分數為0～15%時，XRD結果顯示HAP的特征峰峰寬隨著Zn含量的增加而急劇擴大，表明HAP的結晶度隨Zn含量的增加而顯著減弱。李明歐等(2008)采用水熱法制備納米Zn-HAP時發(fā)現隨著Zn2+濃度的增加，沿a軸和c軸方向的晶粒尺寸和晶胞體積都呈減小趨勢，將其解釋為Zn2+和Ca2+半徑大小不匹配。Alioui等(2019)發(fā)現隨著Zn2+濃度的增加，合成的Zn-HAP晶粒尺寸和結晶度明顯降低，晶體變得不規(guī)則并容易團聚，與Ren等 (2009)的結論一致。

然而，從骨細胞生物學的角度來講，Zn的摻入會促進生物磷灰石的結晶。Zn可以通過刺激成骨細胞而促進骨骼羥基磷灰石的生長(Yamaguchietal., 1987)，Zn亦能促進成骨細胞骨鈣素的產生，而骨鈣素可促進骨組織的鈣化，加快骨基質成熟(Moonga and Dempster, 2010)，且對破骨細胞有一定的抑制作用(Itoetal., 2000)。Zn摻入骨骼植入物中被證實可以促進仿骨材料周圍的骨形成，從而促進骨折和骨創(chuàng)傷的愈合(Itoetal., 2000; 李明歐等， 2008)。另外，Hayakawa等(2007)報道可通過離子交換反應，在不改變晶粒尺寸和結晶度的情況下將Zn2+引入HAP晶格。

4.2 晶胞參數的變化

Zn被固定在礦物晶格之中時，會對礦物本身的晶胞參數產生影響。大多數研究均認為Zn的摻入會使得HAP的晶胞參數a和c減小(Barreaetal., 2001; Hayakawaetal., 2007； Renetal., 2009)。晶胞參數a減小，是因為羥基從c軸位置向Zn原子移動，Zn原子也偏離Ca2位向羥基移動(Ma and Ellis, 2008; Matsugana, 2008； Tangetal., 2009)。晶胞參數c隨Zn含量的增加而減小(Bigietal., 1995; Miyajietal., 2005; Lietal., 2008；李明歐等，2008)，與Zn2+半徑小于Ca2+半徑有關。

也有學者報道了隨著Zn2+濃度的增加，晶胞參數a和c發(fā)生更加復雜的變化。Li等(2008)報道了水熱法制備的Zn-HAP的晶格參數a在Zn2+摩爾分數小于10%時，隨Zn2+摩爾分數的增大而減?。划擹n2+摩爾分數大于10%時，隨Zn2+摩爾分數的增大而增大。Miyaji等(2005)通過實驗得出HAP的晶胞參數a在Zn2+摩爾分數大于5%時會隨Zn2+摩爾分數的增大而增大，將其歸因于晶格水的增加取代了HAP結構中的羥基。Legeros等(1999)使用沉淀法合成有Ca缺陷的HAP，結果表明Ca位點的Zn替代會使得晶格參數a和c都增大。Ren等(2009)則發(fā)現當Zn2+摩爾分數大于10%時，晶格參數a和c都略有增大，推測其與生成了多晶沉淀和(或)新的物相有關。

4.3 其他

相關研究表明，Zn-HAP單一晶相只能在有限的條件下獲得。Bigi等(1995)采用化學沉淀法合成Zn-HAP，發(fā)現當Zn2+濃度過高時會生成其他晶相如Zn3(PO4)2·2 H2O和CaZn2(PO4)2·2 H2O； Miyaji等(2005)使用化學沉淀法合成Zn-HAP，發(fā)現當Zn2+摩爾分數大于18%時，開始出現類磷灰石的無定形相以及磷酸鈣鋅復合鹽CaZn2(PO4)2·2 H2O；李明歐等(2008)采用水熱法制備納米Zn-HAP，發(fā)現當Zn2+摩爾分數大于40%時，開始生成CaZn2(PO4)2·2 H2O；Ren等(2009)采用濕化學法在含Zn2+的水溶液中合成納米HAP晶體，當Zn2+摩爾分數大于20%時，出現了磷酸鈣鋅復合鹽，包括CaZn2(PO4)2·2 H2O、(Ca, Zn)HPO4·2 H2O、Zn2Ca (PO4)3·2 H2O及Zn3(PO4)2·H2O等物相。

另外，不同學者采用不同或相同的合成方法得到的Zn2+替代上限有較大的差異，即Zn2+在HAP中的替代上限仍不確定。LeGeros等(1999)認為，少量Zn2+摻入到HAP結構中便會導致磷灰石相的結晶度明顯降低，進而導致結構不能容納更多的Zn2+；Miyaji等(2005)、Tang等(2009)得出的磷灰石晶格中Ca位的Zn取代上限摩爾分數約為15%， Ren等(2009)認為是20%， Bigi等(1995)認為是25%。Alioui等(2019)則發(fā)現當摻雜的Zn2+摩爾分數為15%時，生成的Zn-HAP納米晶呈現出規(guī)則的十二面體形態(tài)。

5 Zn的晶體化學行為研究對腫瘤診療的啟示

腫瘤的早期發(fā)現主要依賴醫(yī)學影像技術對病灶部位組織病變(包括鈣化)征象以及化學檢驗對體液中元素含量等指標異常的篩查，腫瘤中的微鈣化在許多情況下是腫瘤的唯一可檢測標志(Lingetal., 2013; O’Gradyetal., 2018)，而微量元素Zn與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展關系密切(Prasad and Kucuk, 2002; Ho, 2004)，是惡性腫瘤轉移過程中的關鍵元素(Kagaraetal., 2007)。不同類型的乳腺病變(乳腺癌、乳腺纖維腺瘤、乳腺增生癥和乳腺炎癥等)伴隨的鈣化(物相為HAP)中均含有Zn元素，且乳腺癌鈣化中的Zn含量高于乳腺良性病變(孟繁露等， 2013b， 2015)，與乳腺良惡性組織中Zn含量的變化趨勢一致(顧紀容等， 1994； 柏楠等， 2000； Gerakietal., 2002; Magalh?esetal., 2006, 2008; Siddiquietal., 2006)。熒光成像結果顯示不同類型的乳腺病變鈣化中Ca與Zn的分布大體一致，在Ca或Zn分布較多的區(qū)域有此消彼長之勢(孟繁露等， 2013a， 2013b， 2015)，提示Zn對Ca的替代。

近幾十年來，Zn與癌變的關系逐漸受到生物醫(yī)學界的關注，不同體液中的Zn含量水平已被用于腫瘤研究之中。相比于乳腺良性病變患者和(或)健康對照組，乳腺癌患者的血漿(Cavalloetal., 1991; Sevenetal., 1998)以及血液(Siddiquietal., 2006)中的Zn含量升高，而血清(Guptaetal., 1991; Yüceletal., 1994; Magalovaetal., 1996; 武力等， 2008)中的Zn含量降低。Larner等(2015)首次采用多接收器電感耦合等離子體質譜(MC-ICP-MS)對乳腺癌患者不同部位的Zn同位素進行了測試，發(fā)現腫瘤組織中的66Zn/64Zn值比健康組織以及血液和血清中的66Zn/64Zn值低，且為負值。根據66Zn/64Zn的測試數據，并結合銅同位素的測試結果，他們給出的乳腺癌診斷意見，與病理學診斷結果相符。

上述研究表明，腫瘤形成過程中Zn元素的新陳代謝發(fā)生了復雜的變化，不同類型的乳腺病變鈣化、不同病理階段患者的有機組織及體液中的Zn含量水平可以輔助說明病變的良惡性。一般來說，腫瘤患者分布的廣泛性表明其病發(fā)時Zn的攝入量和排出量與未發(fā)病時并無顯著區(qū)別，患者的長期居住環(huán)境和飲食習慣也不是導致體內Zn含量變化的原因，即患者體內的Zn總量在病發(fā)前后實際上是一個較為恒定的量。若將病變與成礦作用類比，其機理可假設為：病變導致了體內穩(wěn)態(tài)的破環(huán)，元素在體內各個部位的分布平衡也被破壞，進而具有向某一特定部位遷移的傾向，并隨著病變的發(fā)展在該部位富集。人體是一個龐大而復雜的有機系統(tǒng)，但在人體乳腺病灶中出現了含有Zn元素的無機鈣化，且Zn的含量有隨病理階段遞增的趨勢，當Zn被固定在鈣化晶格中時，其又可能對周圍組織及體液中的Zn含量及Zn同位素分餾產生影響，即隨著病變的發(fā)生和發(fā)展，鈣化作為Zn的儲存位置影響人體內Zn的新陳代謝。

6 結語

Zn摻入HAP結構會對其晶粒尺寸、結晶度、晶胞參數等產生較大的影響，選擇不同的合成方法并控制合成條件，將不同濃度的Zn2+摻入到HAP結構，可以獲得具有理想物理化學性質的Zn-HAP或其他所需物相；Ca2+空位填充機制可以輔助解釋某些特殊元素摻入HAP結構的過程，也可以指導摻雜其他金屬離子的高性能HAP材料的開發(fā)；Zn占據Ca2位點理論上不會破壞結構骨架，因而可以促進生物磷灰石對Zn的吸收和釋放，這為今后研究鈣化硬組織中Zn的儲存和轉運以及調控體內Zn的代謝提供了有價值的信息。

另外，Zn在鈣化中的存在及含量差異應該引起關注。鈣化似乎對Zn元素有富集作用，并作為Zn的儲存位置影響Zn的新陳代謝，因而隨著病變的發(fā)生和發(fā)展，不同類型的乳腺病變鈣化、不同病理階段患者的有機組織及體液中的Zn含量水平發(fā)生了較大的變化。相比于有機組織或體液，病變伴有的無機鈣化具有更強的穩(wěn)定性，可長期保存Zn元素的相關信息。圍繞腫瘤鈣化中Zn元素的晶體化學特性和行為，開展礦物學和生物醫(yī)學交叉研究，可以揭示Zn元素與腫瘤發(fā)生和發(fā)展的關系，為人體腫瘤的早期發(fā)現和危險因素研究提供新的線索和思路。