CN102815682A - 生物医用的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒及其制备方法 - Google Patents

生物医用的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒及其制备方法。采用湿化学方法、经热处理促使CaSO4中的部分SO4 2-被HPO4 2-取代,获得组成和比例均可调节β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒。本发明制备的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒可以广泛地用于骨填充材料、骨水泥等生物医用材料领域。

Description

生物医用的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域,具体涉及一种β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒及其制备方法。
背景技术
硫酸钙作为人工骨修复材料已有百年的历史,并以其良好的生物相容性、骨传导性,体内降解可吸收性和高的抗压强度等特性使其成为无机骨修复材料的研究热点并广泛用于骨修复中。
硫酸钙主要有无水CaSO4,CaSO4·1/2H2O和CaSO4·2H2O。三者在一定条件下可以相互转化。而医用硫酸钙主要是CaSO4·1/2H2O和其水化后的CaSO4·2H2O,且CaSO4·2H2O常被用作晶种添加于CaSO4·1/2H2O中,加速CaSO4·1/2H2O的水化成CaSO4·2H2O。其中CaSO4·1/2H2O又分为α-CaSO4·1/2H2O和β-CaSO4·1/2H2O。据Thomas, M. V. (Journal of Biomedical Materials Research Part B, 2009, 88B(2): P. 597-610) 、 Chen, H. (Journal of Craniofacial Surgery, 2010, 21(1): P. 188-197)和Guan, B. H. (J. Chem. Eng. Data, 2009, 54(3): P. 719-725.) 报道,α-CaSO4·1/2H2O和β-CaSO4·1/2H2O两者的结构差异很小,但是α-CaSO4·1/2H2O的晶粒较大,具有六方棱柱结构;且在DTA分析中,α-CaSO4·1/2H2O在吸热峰之后有个很小的放热峰,而β-CaSO4·1/2H2O却没有这个放热峰;且在相同水灰比的条件下,β-CaSO4·1/2H2O水化后的CaSO4·2H2O具有较低的强度和较高的可吸收速率,这在一定程度上限制了β-CaSO4·1/2H2O在临床的应用。
目前,同样作为生物活性材料的磷酸钙也被广泛应用于骨修复中。研究者主要利用磷酸钙具有和人体硬组织相似的组成成分,已被证明具有良好的生物相容性和骨传导性,但是,通常其降解缓慢,在体内存留时间长,达不到在治疗期内完全降解的要求,影响了新骨的长入,这也成为研究者和企业迫切需要解决的问题。
针对硫酸钙降解过快和磷酸钙难以降解的问题而进行的研究很多。主要的研究和专利都是基于硫酸钙和磷酸钙的降解速率不同,利用两种成分比例的不同调节降解速度,从而使之与人体骨组织生长速度相匹配。如专利号为CN200710063903.4的中国发明专利公开了一种新型无机植骨材料,由β-Ca3(PO4)2和α-CaSO4·1/2H2O的按一定的质量分数配比组成;申请号为201010201897.6的中国发明专利申请公开了一种自成孔磷酸钙骨水泥支架的制备方法,将一定硫酸钙加入到可注射磷酸钙骨水泥,制备出新型的复合骨水泥;申请号为201010185090.8的中国发明专利申请公开了一种基于纳米Ca10(PO4)6(OH)2和CaSO4·1/2H2O的复合骨修复材料及其制备方法,将α-CaSO4·1/2H2O、Ca10(PO4)6(OH)2和添加剂形成复合骨修复材料。但这些复合材料多是利用α-CaSO4·1/2H2O和磷酸钙简单共混,利用二者的降解速率不同来调节材料的降解速率,并没有利用β-CaSO4·1/2H2O或是从结构上改变硫酸钙本身,使之具有新的特性以满足临床应用的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有固溶结构的生物医用β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒及其制备方法。
本发明的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒,是在水热条件下,CaSO4中的部分SO4 2-被HPO4 2-取代,形成的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O固溶体颗粒,颗粒尺寸为30~80μm,x的取值范围为0.03~0.25。
β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒的制备方法,包括以下步骤:
1) 将溶于水的含钙化合物和含硫化合物溶于去离子水中,分别配制成溶液,在常温下按Ca/S的摩尔比为1:1混合,搅拌下反应2小时后,依次用去离子水和酒精过滤,烘干,获得CaSO4·2H2O;
2) 将磷酸盐和步骤1)制得的CaSO4·2H2O与去离子水搅拌混合后放入反应釜中,使混合液中的P/S的摩尔比为0.05~0.5,在130~150℃的水热条件下,反应6~10小时,然后用酒精过滤,烘干,获得β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒。
上述制备方法中,所述的溶于水的含钙化合物为CaNO3、CaCl2或Ca(OH)2;所述的溶于水的含硫化合物是H2SO4、Na2SO4、K2SO4或MgSO4;所述的磷酸盐是Ca(H2PO4)2·H2O、CaHPO4·2H2O、Ca3(PO4)2、Ca10(PO4)6(OH)2、NaH2PO4、Na2HPO4·12H2O、Na3PO4、KH2PO4、K2HPO4·3H2O或K3PO4
本发明在水介质中引入磷酸盐,并通过水热处理,使CaSO4·2H2O在一定的压力和温度的下进行溶解和重结晶,在重结晶的过程中,溶液中的HPO4 2-取代部分SO4 2-形成β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明合成的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O固溶体颗粒在结构上就不同于以往硫酸钙和磷酸钙的多相复合材料。相比于纯的β-CaSO4·1/2H2O,HPO4 2-的存在可以阻碍β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O向Ca(HPO4)x(SO4)1-x·2H2O的转变和Ca(HPO4)x(SO4)1-x·2H2O网络的构建,因此,延长β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的水化时间,同时,生成的Ca(HPO4)x(SO4)1-x·2H2O也显示出更慢的降解特性。该固溶体颗粒显示出不同的水化和降解特性,可以改善其注射性能和生物降解性能,可广泛地用于骨填充材料、骨水泥等生物医学用材料领域,具有良好的临床应用前景。本发明制备方法简单易行,操作简单,成本低,易于产业化。 
附图说明
图1为β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O固溶体颗粒的SEM图。
图2为β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O固溶体颗粒的XRD图。
图3为β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O固溶体颗粒的DTA-TG图。
图4为β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O固溶体颗粒的EDS图。
具体实施方式
实施例1
1) 将CaNO3和K2SO4溶于去离子水中,分别配制成溶液,在常温下按Ca/S的摩尔比为1:1混合,反应在不断地搅拌下进行,反应温度为室温,反应时间为2小时,反应后用去离子水过滤3次,酒精过滤一次,再60℃烘干,获得CaSO4·2H2O;
2) 将1g的CaHPO4·2H2O和10g的步骤1)制得的CaSO4·2H2O在400ml的去离子水中搅拌混合,混合后的悬浊液放入反应釜中,在130℃的水热条件下,反应10小时,反应后的样品用酒精过滤3次,再60℃烘干,获得β-Ca(HPO4)0.06(SO4)0.94·1/2H2O的固溶体颗粒,其颗粒尺寸为30-80μm。
实施例2
1) 将CaCl2和Na2SO4溶于去离子水中,分别配制成溶液,在常温下按Ca/S的摩尔比为1:1混合,反应在不断地搅拌下进行,反应温度为室温,反应时间为2小时,反应后用去离子水过滤3次,酒精过滤一次,再60℃烘干,获得CaSO4·2H2O;
2) 将4.16g的Na2HPO4·12H2O和10g的步骤1)制得的CaSO4·2H2O在400ml的去离子水中搅拌混合,混合后的悬浊液放入反应釜中,在140℃的水热条件下,反应8小时,反应后的样品用酒精过滤3次,再60℃烘干,获得β-Ca(HPO4)0.14(SO4)0.86·1/2H2O的固溶体颗粒,其颗粒尺寸为20-60μm。
实施例3 
1) 将CaNO3和Na2SO4溶于去离子水中,分别配制成溶液,在常温下按Ca/S的摩尔比为1:1混合,反应在不断地搅拌下进行,反应温度为室温,反应时间为2小时,反应后用去离子水过滤3次,酒精过滤一次,再60℃烘干,获得CaSO4·2H2O;
2) 将2.37g的KH2PO4和10g的步骤1)制得的CaSO4·2H2O在400ml的去离子水中搅拌混合,混合后的悬浊液放入反应釜中,在150℃的水热条件下,反应6小时,反应后的样品用酒精过滤3次,再60℃烘干,获得β-Ca(HPO4)0.2(SO4)0.8·1/2H2O的固溶体颗粒。
其SEM图如图1所示:由图可见颗粒的尺寸为30~80μm。
XRD图如图2所示:曲线1为半水硫酸钙的标准卡片,曲线2为β-Ca(HPO4)0.2(SO4)0.8·1/2H2O的固溶体颗粒;曲线2表明颗粒为CaSO4·1/2H2O晶相。
并由图3的DTA-TG图进一步分析可知:曲线1的差热和曲线2的失重都说明颗粒的晶相为β-CaSO4·1/2H2O晶相。
EDS图如图4所示。颗粒中含有硫元素和磷元素,即颗粒为β-Ca(HPO4)0.2(SO4)0.8·1/2H2O的固溶体颗粒。

Claims (5)

1. 生物医用的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒,其特征在于它是水热条件下,CaSO4中的部分SO4 2-被HPO4 2-取代,形成的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O固溶体颗粒,颗粒尺寸为30~80μm,x的取值范围为0.03~0.25。
2. 制备权利要求1所述的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒的方法,其特征在于包括以下步骤:
1) 将溶于水的含钙化合物和含硫化合物溶于去离子水中,分别配制成溶液,在常温下按Ca/S的摩尔比为1:1混合,搅拌下反应2小时后,依次用去离子水和酒精过滤,烘干,获得CaSO4·2H2O;
2) 将磷酸盐和步骤1)制得的CaSO4·2H2O与去离子水搅拌混合后放入反应釜中,使混合液中的P/S的摩尔比为0.05~0.5,在130~150℃的水热条件下,反应6~10小时,然后用酒精过滤,烘干,获得β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒。
3. 按权利要求2所述的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒的制备方法,其特征在于所述的溶于水的含钙化合物为CaNO3、CaCl2或Ca(OH)2
4. 按权利要求2所述的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒的制备方法,其特征在于所述的溶于水的含硫化合物是H2SO4、Na2SO4、K2SO4或MgSO4
5. 按权利要求2所述的β-Ca(HPO4)x(SO4)1-x·1/2H2O的固溶体颗粒的制备方法,其特征在于所述的磷酸盐是Ca(H2PO4)2·H2O、CaHPO4·2H2O、Ca3(PO4)2、Ca10(PO4)6(OH)2、NaH2PO4、Na2HPO4·12H2O、Na3PO4、KH2PO4、K2HPO4·3H2O或K3PO4
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101428778A (zh) * 2008-12-03 2009-05-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 超声辅助制备具有有序层状结构的三斜磷钙石及其制备方法
CN102488920A (zh) * 2011-12-14 2012-06-13 浙江大学 核壳结构的α-半水硫酸钙/羟基磷灰石复合颗粒及制备

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101428778A (zh) * 2008-12-03 2009-05-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 超声辅助制备具有有序层状结构的三斜磷钙石及其制备方法
CN102488920A (zh) * 2011-12-14 2012-06-13 浙江大学 核壳结构的α-半水硫酸钙/羟基磷灰石复合颗粒及制备

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. BOHNER: "Calcium orthophosphates in medicine:from ceramics to calcium phosphate cements", 《INJURY》, vol. 31, 31 December 2000 (2000-12-31), pages 37 - 47 *
吴佩芝: "第三讲 湿法磷酸生产中硫酸钙的结晶过程", 《磷肥与复肥》, no. 4, 31 December 1993 (1993-12-31), pages 20 *

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