CN101880034A

CN101880034A - 多孔羟基磷灰石的制备方法和应用

Info

Publication number: CN101880034A
Application number: CN201010221708.1A
Authority: CN
Inventors: 祝迎春; 阮启超
Original assignee: Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Current assignee: Jiangsu Institute Of Advanced Inorganic Materials
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: CN101880034B

Abstract

本发明属于生物医学材料技术领域，具体涉及一种多孔羟基磷灰石的制备和应用，具体来说，是一种在无需任何模板剂的条件下，合成具有多孔结构的羟基磷灰石材料的方法。本发明的方法以可溶性钙盐和可溶性磷酸盐为原料，羟基磷灰石纳米片在有机小分子酸的稳定下，通过自组装形成了多孔的结构。通过本发明的方法制得的羟基磷灰石纳米片的宽度为50～200nm，所得材料的孔径为0.5～5μm。该方法提供了一种制备多孔羟基磷灰石的方法，过程中无需添加任何模板剂，步骤简单，不会引入任何细胞毒性物质，因而不会影响多孔羟基磷灰石的性能和应用，为高质量医用羟基磷灰石材料的获取及推广提供了新的可能。

Description

多孔羟基磷灰石的制备方法和应用

技术领域

本发明属于生物医学材料技术领域，具体涉及一种多孔羟基磷灰石的制备和应用，具体来说，涉及一种在无需任何模板剂的条件下，合成具有多孔结构的羟基磷灰石材料的方法。

背景技术

羟基磷灰石是构成人体硬组织的主要无机成分，具有良好的生物相容性、骨传导性能，植入体内后可促进新骨的生长，是一种理想的植入型载体材料。并且羟基磷灰石还具有良好吸附性能，在血液纯化、酶和蛋白分离等生物医药领域有着广泛的应用前景。多孔材料具有比表面积大、吸附容量大等优异性能，在生物医药、吸附、分离、光催化等领域有着广泛的应用前景。多孔羟基磷灰石兼顾了羟基磷灰石和多孔材料的优异性能，具有药物装载容量大，对组织和细胞无毒性、无炎症和排异反应，且材料表面适宜细胞的黏附和生长等优异特点，大大拓展了羟基磷灰石在生物医药和催化领域的应用前景。

目前，制备多孔材料主要采用的是模板法。所选用的模板剂包括嵌段共聚物、表面活性剂和无机颗粒等。公开号为CN 1785862A的中国专利中报道了以嵌段共聚物为模板制备有序多孔生物玻璃材料的技术，并对其载药能力作了初步的评价。公开号为CN 1539733A的中国专利中报道了以表面活性剂为模板制备有序介孔二氧化硅材料的技术，所得材料的孔径为2-8nm。公开号为CN 101186286A的中国专利中报道了以二氧化硅颗粒为模板制备多孔羟基磷灰石材料的技术，所得材料的孔径为100-500nm。采用添加模板剂的方法可以得到孔径可控的多孔羟基磷灰石，然而这种方法存在明显的缺点：在反应之后，必须对产物进行去除模板剂的后处理，这将导致制备的步骤繁琐和成本较高，而且去除不尽的模板剂必将影响所得多孔羟基磷灰石的性能和应用。

多孔羟基磷灰石由于在医学领域有着广泛应用价值而受到人们的高度关注。但是目前获取的多孔羟基磷灰石的模板法不仅步骤繁琐、生产周期长，而且还比较容易引入有细胞毒性的物质，从而影响多孔羟基磷灰石的性能及应用。鉴于现有技术的以上缺点，本领域目前急需提供一种无需添加模板剂，且生产成本较低且工艺简单的方法来制备具有过孔结构的羟基磷灰石。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种多孔羟基磷灰石的制备方法和应用。

本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：

一种多孔羟基磷灰石的制备方法，该方法以可溶性钙盐和可溶性磷酸盐为原料，以有机小分子酸为稳定剂，且所述原料在稳定剂的稳定作用下，经水热反应，生成的羟基磷灰石纳米片通过自组装形成多孔羟基磷灰石。

较佳的，所述羟基磷灰石纳米片的宽度为50～200nm，所述多孔羟基磷灰石的粒径大小为2～20μm，孔径为0.5～5μm。

较佳的，所述可溶性钙盐选自四水硝酸钙和二水氯化钙中的一种。

较佳的，所述可溶性磷酸盐选自磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种。

较佳的，所述有机小分子酸选自马来酸(顺丁烯二酸)、富马酸(反丁烯二酸)、草酸(乙二酸)、琥珀酸(丁二酸)、酒石酸(2，3-二羟基丁二酸)、苹果酸(2-羟基丁二酸)和乙酸中的一种或多种的共混物，其中最优选的为马来酸。

较佳的，所述多孔羟基磷灰石的制备方法包括如下步骤：配制有机小分子酸和尿素的水溶液，然后向制得的水溶液中加入可溶性钙盐和可溶性磷酸盐，搅拌后制得反应液；反应液进行水热反应；水热反应结束后，冷却至室温，反应产物经抽滤、水洗和醇洗，并在空气中干燥后即可得多孔羟基磷灰石。

优选的，所述水溶液中，有机小分子酸的浓度为5～50mg/ml，尿素的浓度为10wt％～30wt％。

优选的，所述反应液中，可溶性钙盐的浓度为0.1～1mol/L，且钙和磷的摩尔比(Ca/P)为1～2.7∶1。

优选的，所述搅拌时间为5～30分钟。

优选的，所述水热反应的反应温度为70～150℃，反应时间为5～120小时。

优选的，所述干燥过程为在空气中干燥，干燥温度为25～100℃，干燥时间为12～96小时。

本发明中制得的羟基磷灰石材料的孔径为0.5-5μm，可用于药物载体、人体硬组织骨缺损填充修复材料、注入缺损部位凝固或骨替代材料。

对本发明中制得的羟基磷灰石材料进行结构表征及性能评价，评价方法如下：

通过广角X射线衍射仪(XRD)分析产物的物相，使用的仪器型号为Rigaku D/Max2550V，采用铜靶，Cu Kα射线

通过场发射扫描电子显微镜(SEM)用来观察产物的形貌，使用的仪器型号为JSM-6700F，加速电压为10kv。

通过场发射透射电镜(TEM)分析产物的形貌、粒径等，使用的仪器型号为JEOL JEM-2100F，加速电压为200kv。

本发明的制备方法通过由有机小分子酸所稳定的羟基磷灰石纳米片的自组装，制备得到具有多孔结构的羟基磷灰石材料。其中，有机小分子多元酸可以在普通的清洗步骤中除去，不会引入到产物中，因此不会影响多孔羟基磷灰石的性能和应用。本发明所得到的多孔羟基磷灰石可用于药物载体、人体硬组织骨缺损填充修复材料、注入缺损部位凝固或骨替代材料。从而克服了现有技术中模板法制备方法存在步骤繁琐、生产周期长，而且还比较容易引入有细胞毒性的物质，从而影响多孔羟基磷灰石的性能及应用等技术缺陷。

附图说明

图1为实施例1中制得的多孔羟基磷灰石的扫描电镜图、透射电镜图和电子衍射图；其中图1(a)和图1(b)为扫描电镜图、图1(c)为透射电镜图、图1(d)为电子衍射图。

图2为实施例1中制得的多孔羟基磷灰石的药物控释性能及细胞毒性示意图；其中图2(a)为药物控释性能示意图，图2(b)为细胞毒性示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步描述本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

对本发明的实施例中制得的羟基磷灰石材料进行结构表征及性能评价，评价方法如下：

通过广角X射线衍射仪(XRD)分析产物的物相，使用的仪器型号为Rigaku D/Max2550V，采用铜靶，Cu Kα射线(

)。

对比例：

未添加有机小分子酸的条件下羟基磷灰石的形成，具体工艺如下：首先配制24wt％尿素的水溶液。接着向上述溶液中加入四水合硝酸钙和磷酸二氢钠，并搅拌15分钟。其中，其中四水合硝酸钙的浓度为0.14mol/L，钙/磷的摩尔比(Ca/P)为1.7。随后将反应液倒入水热釜中，在80℃反应96小时。反应结束后，自然冷却至室温。最后，产物经抽滤，水洗和醇洗，再在40℃下干燥48小时。

利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)对所得到的产物进行表征。表征结果表明，所得的产物为无孔条状羟基磷灰石。

实施例1：

首先配制含有马来酸和24wt％尿素的水溶液。接着向上述溶液中加入硝酸钙和磷酸二氢钠，并搅拌15分钟。随后将反应液倒入水热釜中，在80℃反应。反应结束后，自然冷却至室温。最后，产物经抽滤，水洗和醇洗，再在40℃下干燥48小时。

利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)对所得到的产物进行表征。表征结果表明，所得的产物为具有多孔结构的羟基磷灰石。孔结构由羟基磷灰石纳米片组装形成，孔径为0.5-5μm。图1为实施例1中制得的多孔羟基磷灰石的扫描电镜图、透射电镜图和电子衍射图；其中图1(a)和图1(b)为扫描电镜图、图1(c)为透射电镜图、图1(d)为电子衍射图。结果表明，利用本实施例中的方法可制备得到的多孔羟基磷灰石，且多孔结构有羟基磷灰石纳米片组装得到。图2为实施例1中制得的多孔羟基磷灰石的药物控释性能及细胞毒性示意图；其中图2(a)为药物控释性能示意图，图2(b)为细胞毒性示意图。结果表明，多孔羟基磷灰石可以作为水溶性和非水溶性药物的载体，而且毫无细胞毒性。

实施例2：

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的方法，但用二水合氯化钙代替四水合硝酸钙。结果与实施例1类似。

实施例3：

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的方法，但用磷酸二氢钾代替磷酸二氢钠。结果与实施例1类似。

实施例4：

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的方法，但用草酸代替马来酸。结果与实施例1类似。

实施例5：

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的方法，但用酒石酸代替马来酸。结果与实施例1类似。

实施例6：

按表1中指定的各组分含量重复实施例1的方法，但用琥珀酸代替马来酸。结果与实施例1类似。

表1

实施例7：

首先配制含有富马酸(浓度为5mg/ml)和10wt％尿素的水溶液。接着向上述水溶液中加入四水合硝酸钙和磷酸氢二铵制得反应液(反应液中，四水合硝酸钙的浓度为0.1mol/L，且Ca/P比例为1∶1)，并搅拌30分钟。随后将反应液倒入水热釜中，在70℃反应120分钟。反应结束后，自然冷却至室温。最后，产物经抽滤，水洗和醇洗，再在25℃下干燥12小时。

利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)对所得到的产物进行表征。表征结果表明，所得的产物为具有多孔结构的羟基磷灰石。孔结构由羟基磷灰石纳米片组装形成，孔径为0.5-5μm。利用本实施例中的方法可制备得到的多孔羟基磷灰石，且多孔结构有羟基磷灰石纳米片组装得到，且制得的多孔羟基磷灰石可以作为水溶性和非水溶性药物的载体，而且毫无细胞毒性。

实施例8：

首先配制含有乙酸(浓度为50mg/ml)和30wt％尿素的水溶液。接着向上述水溶液中加入四水合硝酸钙和磷酸二氢铵制得反应液(反应液中，四水合硝酸钙的浓度为1mol/L，且Ca/P比例为2.7∶1)，并搅拌5分钟。随后将反应液倒入水热釜中，在150℃反应5分钟。反应结束后，自然冷却至室温。最后，产物经抽滤，水洗和醇洗，再在100℃下干燥12小时。

Claims

1.一种多孔羟基磷灰石的制备方法，该方法以可溶性钙盐和可溶性磷酸盐为原料，以有机小分子酸为稳定剂，且所述原料在稳定剂的稳定作用下，经水热反应，生成的羟基磷灰石纳米片通过自组装形成多孔羟基磷灰石。

2.如权利要求1中所述的多孔羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，所述可溶性钙盐选自四水硝酸钙和二水氯化钙中的一种。

3.如权利要求1中所述的多孔羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，所述可溶性磷酸盐选自磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种。

4.如权利要求1中所述的多孔羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，所述有机小分子酸选自马来酸、富马酸、草酸、琥珀酸、酒石酸、苹果酸和乙酸中的一种或多种的混合。

5.如权利要求1～4中任一所述的多孔羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，所述多孔羟基磷灰石的制备方法包括如下步骤：配制有机小分子酸和尿素的水溶液，然后向制得的水溶液中加入可溶性钙盐和可溶性磷酸盐，搅拌后制得反应液；反应液进行水热反应；水热反应结束后，冷却至室温，反应产物经抽滤、水洗和醇洗，并经干燥后即可得多孔羟基磷灰石。

6.如权利要求5中所述的多孔羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，所述有机小分子酸和尿素的水溶液中，有机小分子酸的浓度为5～50mg/ml，尿素的浓度为10wt％～30wt％。

7.如权利要求5中所述的多孔羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，所述反应液中，可溶性钙盐的浓度为0.1～1mol/L，且钙和磷的摩尔比为1～2.7∶1。

8.如权利要求5中所述的多孔羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，所述水热反应的反应温度为70～150℃，反应时间为5～120小时。

9.一种多孔羟基磷灰石，由权利要求1～8中任一所述的制备方法制得。

10.权利要求9中所述的多孔羟基磷灰石用作药物载体、人体硬组织骨缺损填充修复材料、注入缺损部位凝固或骨替代材料。