CN102429825A - 天然生物矿化粉及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天然生物矿化粉。采用的技术方案是：将动物骨骼洗净，去除骨表面杂质及原骨中油脂和胶质，将处理后的骨骼放入马弗炉内，设定炉温为800℃，恒温煅烧6～8h，自然冷却，粉碎。本发明比照人工化学合成的羟基磷灰石具有方法简单、材料来源广泛。特别是材料中含有人工化学合成羟基磷灰石所不具有的人体骨骼中必有的微量元素，而微量元素的配比完全符合生物体，为该材料的利用打开了广阔前景。

Description

天然生物矿化粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于药用及医疗辅料用的无机生物材料领域，特别涉及以羟基磷灰石为主要成分的天然生物矿化粉及其制备方法和在药学中的应用。
背景技术
羟基磷灰石(Hydroxyapatite)简称HAP或HA，化学分子式：Ca10(PO4)6(OH)2，在骨质中占60%，它是一种长度为20～40nm、厚度为1.5～3nm的针状结晶，其周围规则地排列着骨胶纤维，晶体为六方晶系。羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性。它的表面与人体组织通过键的结合达到完全的亲和或部分被人体组织吸收和取代。因此引起了全世界材料工作者和医学工作者的广泛关注。是近年来生物材料领域中研究的热点。由于自然界不存在HAP的单一矿物，所以单相HAP几乎都是人工合成的方法制备的。制备羟基磷灰石粉的常用方法有：溶液反变法，水热分解法，热压烧结方法等。而任何制备工艺最初得到的产物只是一种无定形的物质，通常不具备羟基磷灰石的晶体结构，称之为无定形磷酸钙（简称ACP）。在传统方法中将无定形干燥物研磨筛分后进行晶化处理，有时还要加高压来控制微观结构和化学组成，才得到结晶度较好的致密的羟基磷灰石。通过人工化学合成羟基磷灰石，其制备工艺复杂、产品质量较差、成本高，而且大规模生产受到限制。
发明内容
本发明的目的是，提供一种工艺简单，产品质量好，成本低，主要成分具有羟基磷灰石结构的天然生物矿化粉。
本发明采用的技术方案是：天然生物矿化粉，其制备方法如下：将动物骨骼洗净，去除骨表面杂质及骨中油脂和胶质，将处理后的骨骼放入马弗炉内，设定炉温为800℃，煅烧6～8h，自然冷却，粉碎。
本发明以天然生物动物骨骼为材料，经去除原骨中油脂、胶质及骨骼中表面其他杂质等一切有机质，在高温下形成主要成分具有羟基磷灰石结构的天然生物矿化粉。
上述制备的天然生物矿化粉，作为治疗药物的载体应用，用于药物的传递。
上述的天然生物矿化粉作为药物载体的应用，其方法为：称取干燥的天然生物矿化粉置于容器中，加入药物水溶液，然后采用搅拌法、超声法或微波法进行药物负载，离心，分离,得到负载了药物的天然生物矿化粉。
所述的搅拌法进行药物负载是在30～50℃下，搅拌1～3h。
所述的超声法进行药物负载是在20～25℃，功率40～60W下，超声30～60min。
所述的微波法进行药物负载是将装有天然生物矿化粉和药物水溶液的容器置于冰浴中，然后置于微波炉中，在100～700W下，微波照射10～30min。
上述的天然生物矿化粉可作为齿科补牙材料。
上述的天然生物矿化粉可作为骨科治疗材料。
上述的天然生物矿化粉可作为人体补钙材料。
上述的天然生物矿化粉可作为牙膏添加剂，一般加入5～7%。
上述的天然生物矿化粉可作为食品添加剂。
本发明的有益效果是：本发明制备的天然生物矿化粉，其主要成分具有羟基磷灰石结构，比照人工合成的羟基磷灰石具有方法简单、材料来源广泛。特别是本发明制备的天然生物矿化粉中含有人工合成羟基磷灰石所不具有的人体骨骼中必需的微量元素，而且微量元素的配比完全符合生物体。本发明的生物矿化材料，可作为药物载体用于药物的传递及其他应用。
附图说明
图1 实施例1制备的天然生物矿化粉的红外光谱图。
图2 实施例1制备的天然生物矿化粉的XRD光谱图。
图3 实施例1制备的天然生物矿化粉的XRD光谱图与标准羟基磷灰石的XRD光谱图对照图。
具体实施方式
实施例1  天然生物矿化粉
购市售猪大骨1kg，洗净，去除骨表面余肉及原骨中油脂和胶质，将处理后的骨骼放入马弗炉内。设定炉温为800℃，同时开始煅烧并计时。在煅烧过程中，当炉温在350℃左右煅烧物骨骼内的有机质开始冒烟炭化，待到700℃左右，炉内的煅烧物似炭火在燃烧。到800℃马弗炉自动停止加热，开始恒温煅烧，整个煅烧时间在7h左右。停止加热，自然冷却。冷却后，从炉内取出，煅烧物已经变为纯白色。同时骨的硬度降低。最后经不锈钢粉碎机粉碎三遍，过120#筛，得到约0.3kg的天然生物矿化粉。
产物的XRF光谱成分分析如表1（SQX计算结果）。
 
表  1
NO 组分 结果 单位 检测限 元素谱线 强度 W/O正常
1 CaO 69.5 wt％ 0.0095 Ca-KA 1871.2656 47.5913
2 P2O5 29.4 wt％ 0.0143 P-KA 841.4130 20.1442
3 MgO 0.793 wt％ 0.0074 Mg-KA 15.7043 0.5430
4 SO3 0.106 wt％ 0.0024 S-KA 1.8283 0.0728
5 SrO 0.0404 wt％ 0.001 Sr-KA 7.9845 0.0276
6 SiO2 0.0396 wt％ 0.0053 Si-KA 0.4561 0.0271
7 K2O 0.0392 wt％ 0.0022 K-KA 1.7119 0.0268
8 ZnO 0.0320 wt％ 0.0015 Zn-KA 1.8133 0.0219
9 Fe2O3 0.0232 wt％ 0.0029 Fe-KA 0.3798 0.0159
由产物的XRF光谱成分分析可以得出其产物主要成分是磷酸钙盐，同时还含有生物体必须的微量元素，如Mg、Sr、Zn等。Sr是骨骼中不可或缺的元素，微量元素的量比与生物体相似，以便生物体利用。
由产物的IR光谱看出：在3571和634cm-1处有OH -1特征振动峰。在473、602、1017和1060cm-1处有PO4 3-特征振动峰。
由产物的XRD光谱（图2）及产物的XRD光谱图与标准羟基磷灰石的XRD光谱对照图（图3）可以看出产物与标准羟基磷灰石非常相似。
实施例2   天然生物矿化粉作为药物载体的应用——负载药物拉米夫定
（1） 搅拌法进行药物负载
   将天然生物矿化粉置于烘箱中，在105℃的条件下干燥4h至恒重。称取干燥的天然生物矿化粉40mg，加入浓度为3.0mg/ml的拉米夫定水溶液10ml，在40～50℃下，搅拌2h。在2000r/min的条件下离心10min，沉淀为负载药物拉米夫定的天然生物矿化粉。
取上清液，稀释250倍后，采用分光光度法，在271nm处测其吸光度，计算载药量，载药量为4.56%。
          载药量=                                                  
Figure 249791DEST_PATH_IMAGE001
 ×100%
（2）超声法进行药物负载
 称取干燥的天然生物矿化粉40mg，加入浓度为3.0mg/ml的拉米夫定水溶液10ml，然后将其置于超声器中，在21～22℃，40W功率下，超声40min时间。在2000r/min的条件下离心10min，沉淀为负载药物拉米夫定的天然生物矿化粉。
取上清液，稀释250倍后，采用分光光度法，在271nm处测其吸光度，计算载药量，载药量为3.84%。
（3）微波法进行药物负载
称取干燥的天然生物矿化粉40mg，加入浓度为3.0mg/ml的拉米夫定水溶液10ml，将装有天然生物矿化粉和拉米夫定水溶液的容器置于冰浴中，在微波炉400W下，微波照射10min。在2000r/min的条件下离心10 min，沉淀为负载药物拉米夫定的天然生物矿化粉。
取上清液，稀释250倍后，采用分光光度法，在271nm处测其吸光度，计算载药量，载药量为6.87%。
实施例3   天然生物矿化粉作为药物载体的应用——负载药物5-氟尿嘧啶
（1） 搅拌法进行药物负载
称取干燥的天然生物矿化粉40mg，加入浓度为3.0mg/ml的5-氟尿嘧啶水溶液10ml，在45℃下，搅拌2h。在2000r/min的条件下离心10min，沉淀为负载药物5-氟尿嘧啶的天然生物矿化粉。
取上清液，稀释250倍后，采用分光光度法，在266nm处测其吸光度，计算载药量，载药量为7.12%。
（2）超声法进行药物负载
 称取干燥的天然生物矿化粉40mg，加入浓度为3.0mg/ml的5-氟尿嘧啶水溶液10ml，然后将其置于超声器中，在21～22℃，60W功率下，超声40min时间。在2000r/min的条件下离心10min，沉淀为负载药物5-氟尿嘧啶的天然生物矿化粉，载药量为7.72%。
（3）微波法进行药物负载
称取干燥的天然生物矿化粉40mg，加入浓度为3.0mg/ml的5-氟尿嘧啶水溶液10ml，将装有天然生物矿化粉和5-氟尿嘧啶水溶液的容器置于冰浴中，在微波炉700W下,微波照射30min。在2000r/min的条件下离心10min，沉淀为负载药物5-氟尿嘧啶的天然生物矿化粉，载药量为10.79%。
实施例4   天然生物矿化粉作为药物载体的应用——负载药物甲硝唑
（1） 搅拌法进行药物负载
称取干燥的天然生物矿化粉40mg，加入浓度为3.0mg/ml的甲硝唑水溶液10ml，在37℃下，搅拌3h。在2000r/min的条件下离心10min，沉淀为负载药物甲硝唑的天然生物矿化粉。
取上清液，稀释250倍后，采用分光光度法，在319 nm处测其吸光度，计算载药量，载药量为5.04%。
（2）超声法进行药物负载
称取干燥的天然生物矿化粉40mg，加入浓度为3.0mg/ml的甲硝唑水溶液10ml，然后将其置于超声器中，在21～22℃，50W功率下，超声60min时间。在2000r/min的条件下离心10min，沉淀为负载药物甲硝唑的天然生物矿化粉，载药量为10.75%。
（3）微波法进行药物负载
称取干燥的天然生物矿化粉40mg，加入浓度为3.0mg/ml的甲硝唑水溶液10ml，将装有天然生物矿化粉和5-氟尿嘧啶水溶液的容器置于冰浴中，在微波炉400W下，微波照射10min。在2000r/min的条件下离心10min，沉淀为负载药物甲硝唑的天然生物矿化粉，载药量为8.96%。
实施例5   天然生物矿化粉作为其他方面的应用
（1）天然生物矿化粉可作为齿科补牙材料。取实施例1制备的天然生物矿化粉或经负载甲硝唑药物的天然生物矿化粉（主要成分是羟基磷灰石及具有人体骨骼中必需的微量元素）与粘合剂混合后充入处理龋齿后的窝洞内。
（2）天然生物矿化粉可作为骨骼治疗材料。取天然生物矿化粉或经负载甲硝唑药物的天然生物矿化粉（主要成分是羟基磷灰石及具有人体骨骼中必需的微量元素），应用于骨缺损或骨损伤。
（3）天然生物矿化粉可作为人体补钙材料。对于婴幼儿、老年人、孕妇等人群，根据个体所需，利用天然生物矿化粉制备成各种钙制剂，用于钙的补充。
（4）天然生物矿化粉可作为牙膏添加剂，一般加入总重量的5～7%。
（5）天然生物矿化粉可作为食品添加剂。可按食品安全国家标准《食品营养强化剂使用标准》执行，进行添加。

Claims (7)

1.一种天然生物矿化粉，其特征在于制备方法如下：将动物骨骼洗净，去除骨表面杂质及骨中油脂和胶质，将处理后的骨骼放入马弗炉内，设定炉温为800℃，煅烧6～8h，自然冷却，粉碎。
2.权利要求1所述的天然生物矿化粉作为药物载体的应用。
3.如权利要求2所述的应用，其特征在于方法如下：称取干燥的天然生物矿化粉置于容器中，加入药物水溶液，然后采用搅拌法、超声法或微波法进行药物负载。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述的搅拌法进行药物负载是在30～50℃下，搅拌1～3h。
5.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述的超声法进行药物负载是在20～25℃，功率40～60W下，超声30～60min。
6.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述的微波法进行药物负载是将装有天然生物矿化粉和药物水溶液的容器置于冰浴中，然后置于微波炉中，在100～700W下，微波照射10～30min。
7.权利要求1所述的天然生物矿化粉作为齿科补牙材料、骨科治疗材料、人体补钙材料和牙膏添加剂和食品添加剂的应用。
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