羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HAP)作为哺乳动物骨骼和牙齿的主要无机成分,其生长机理研究和结晶过程调控对于医学上的生理、病理性矿化研究以及生物仿生材料的合成都有重大意义。在牙齿、骨骼发育过程中,发现硅对矿物的形成起着重要的作用,然而该过程的化学机理仍不明确。本文研究了不同浓度的硅酸根离子对模拟体液(Simulated body fluids, SBF)中HAP成核过程的调控作用,以pH计监测结晶动力学曲线,以傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等方法进行表征。硅酸根离子通过调控无定型磷酸钙前驱相(Amorphous calcium phosphate, ACP)的形貌以及尺寸来调控HAP结晶过程。在高浓度硅酸根离子(3-8 mM)存在条件下,硅酸根离子聚合并沉淀在ACP表面,使ACP颗粒彼此合并,从而得到具有更大尺寸和更小比表面积的ACP团聚体,达到稳定ACP的作用,抑制ACP向HAP的相转变。且硅酸根离子浓度越高,抑制HAP成核的效果越明显。相反,低浓度硅酸根离子(0.05-0.5 mM)在溶液中以带负电荷的寡聚体形式存在,因此可以吸附溶液中的钙离子成为ACP的成核中心,使溶液中形成颗粒直径更小、比表面积更大的ACP,加快了HAP的形成。且硅酸根离子浓度越低,HAP成核速率越快。这一结论可以帮助我们理解生物体内硅调控的矿物形成过程。