CN103100087B - 磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的制备方法，包括：将溶解有阳离子聚电解质和可溶性磷酸盐的水溶液A，和溶解有阴离子聚电解质和可溶性钙盐的水溶液B混合搅拌；以及将所得沉淀分离、洗涤和干燥得到所述磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。本发明以可溶性钙盐和可溶性磷酸盐为钙源和磷源，原料来源方便易得、廉价，采用带有相反电荷的聚电解质高分子作为调控剂，通过自组装的方法合成了磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。所制备的磷酸钙/有机物复合纳米颗粒具有尺寸小、尺寸分布均匀和胶体稳定性好等特点。

Description

磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的制备方法

技术领域

本发明涉及磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的制备方法，采用带有相反电荷的聚电解质高分子作为调控剂，通过自组装的方法合成了磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。本发明属于生物材料制备、药物传输、组织工程、骨缺损修复等领域。

背景技术

在许多医学领域如组织工程、骨缺损修复以及药物传输等对药物载体材料具有庞大的需求。目前，有机药物载体材料已经被广泛研究，但有机材料具有热稳定性差、化学稳定性差和在体内容易被免疫细胞吞噬等缺点。无机生物材料由于其稳定性好和易调控等优点而被广泛研究。在众多无机生物材料中，磷酸钙材料是人的骨骼和牙齿的主要无机成分，所含钙和磷元素是细胞生长所必需的营养元素，其具有良好的生物活性、生物相容性、生物可降解性，以及天然无毒性和不易被免疫细胞吞噬等优点，因此，磷酸钙材料是理想的无机药物载体材料。纳米结构磷酸钙药物载体材料具有比表面积大、药物装载量高以及药物缓释时间长等优点，应用于临床治疗中，可以实现药物在有效治疗浓度范围内的缓慢释放，从而降低药物的毒副作用，提高药物疗效。

磷酸钙/有机物复合物纳米材料是一类重要的生物材料，此类材料结合了有机物和无机钙磷酸盐的优良性能。近年来，已发展了一些制备磷酸钙/有机物复合物纳米材料的方法，例如物理共混法、原位聚合法、原位生长法、共沉淀法和电化学沉积法等。但多数的方法是将有机物的聚合以及无机钙磷酸盐纳米粒子的形成这两个过程分离，而导致复合材料两相不能均匀分散复合，且磷酸钙纳米粒子的团聚现象也会比较严重，这些问题制约了磷酸钙/有机物复合物纳米材料的性能和应用。因此探索磷酸钙/有机物复合物纳米材料新的制备方法具有重要的科学意义和应用价值。

对此，本申请人的在前的一个专利CN101623266B公开一种磷酸钙/嵌段共聚物复合多孔纳米球及其制备方法，其将生物相容性和可降解性较好的嵌段共聚物溶解在水中自组装形成胶束，以此胶束为模板，使得磷酸钙在特定位置进行成核生长，从而制得磷酸钙/嵌段共聚物复合多孔纳米球。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的制备磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的方法，采用带有相反电荷的聚电解质高分子作为调控剂，通过自组装的方法合成了磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

本发明提供一种磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的制备方法，包括：将溶解有阳离子聚电解质和可溶性磷酸盐的水溶液A，和溶解有阴离子聚电解质和可溶性钙盐的水溶液B混合搅拌；以及将所得沉淀分离、洗涤和干燥得到所述磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

本发明以可溶性钙盐和可溶性磷酸盐为钙源和磷源，原料来源方便易得、廉价，采用带有相反电荷的聚电解质高分子作为调控剂，通过自组装的方法合成了磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。所制备的磷酸钙/有机物复合纳米颗粒具有尺寸小、尺寸分布均匀和胶体稳定性好等特点。本发明还具有工艺简单、快速、成本低、环境友好和形貌可控等优点，是一种适合规模化生产的制备方法，对扩展磷酸钙类生物材料的制备具有重要的科学意义和应用价值。

本发明中，所述阳离子聚电解质可采用聚二甲基二烯丙基氯化铵。例如可采用重量百分含量为1–50wt.%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液。

本发明中，所述阴离子聚电解质可采用聚丙烯酸钠。例如采用重量百分含量为1–50wt.%的聚丙烯酸钠水溶液。

优选地，将所述水溶液B以3～30毫升/分钟的速度滴加至中水溶液A中，控制混合液的pH为8-12，搅拌1～60分钟。

较佳地，所述水溶液A中，可溶性磷酸盐的摩尔浓度为0.001～1摩尔/升，阳离子聚电解质的重量百分含量为0.005～50wt%，更优选为0.005～20wt%；又，较佳地，所述水溶液B中，可溶性钙盐的摩尔浓度为0.001～1摩尔/升，阴离子聚电解质的重量百分含量为0.02～50wt%，更优选为0.02～20wt%。

本发明中，所述可溶性钙盐与可溶性磷酸盐的摩尔比可为1:2～2:1。

本发明中，所述可溶性钙盐可为氯化钙、硝酸钙、或醋酸钙或其任意混合物；又，所述可溶性磷酸盐可为磷酸三钠、磷酸三钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸三铵、磷酸二氢铵、或磷酸氢二铵或其任意混合物。

本发明的制备方法还可以包括将制得的磷酸钙/有机物复合纳米颗粒加入到含有多烯紫杉醇药物的有机溶液中，在20～40℃下，震荡24～60小时后，将产物离心、洗涤、干燥后得到磷酸钙/有机物纳米颗粒载药系统。

较佳地，所述多烯紫杉醇药物的有机溶液中多烯紫杉醇药物的质量体积浓度范围为1～50克/升，采用的有机溶剂为正己烷、乙醇和/或甲醇。

本发明中，所述磷酸钙/有机物纳米颗粒载药系统中多烯紫杉醇药物装载量可为100～1000毫克/每克载体。所制备的磷酸钙/有机物复合纳米颗粒对于抗肿瘤药物多烯紫杉醇具有良好的装载和体外缓释性能，所制备的磷酸钙/有机物复合纳米颗粒具有高的多烯紫杉醇药物装载量和pH控制释放缓释行为。细胞毒性试验结果显示多烯紫杉醇/磷酸钙/有机物复合纳米颗粒载药系统具有高效抗癌能力。

附图说明

图1示出磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的XRD谱图；

图2示出磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的SEM照片；

图3示出磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的TEM照片；

图4示出磷酸钙/有机物复合纳米颗粒/多烯紫杉醇载药体系的多烯紫杉醇pH值控制释放曲线。

具体实施方式

以下结合附图及下述具体实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式和/或附图仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明的目的在于提供磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的一种制备方法。所述制备方法为，采用带有相反电荷的聚电解质高分子作为调控剂，通过自组装的方法合成了磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。本发明主要在于，利用可溶性的钙盐与可溶性的磷酸盐为原料，利用两种带相反电荷的聚电解质有机物作为调控剂，通过控制体系的pH值、反应物浓度以及有机物的浓度，制备磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。随后，在有机溶剂中装载多烯紫杉醇，得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒载药体系。

作为水溶性磷酸盐可采用常见的正磷酸盐、磷酸氢盐和/或磷酸二氢盐等，例如包括但不局限于磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾等；或者几种磷酸盐的混合物；此外还应理解可以采用水溶性磷酸盐水合物。作为水溶性钙盐可采用常用的水溶性钙盐，例如氯化钙、硝酸钙、醋酸钙等，应理解可采用一种水溶性钙盐，也可采用两种以上的水溶性钙盐；此外还应理解可以采用水溶性钙盐水合物。作为带有相反电荷的聚电解质高分子可采用阳离子聚电解质聚二甲基二烯丙基氯化铵和阴离子聚电解质聚丙烯酸钠，但应理解可以采用其它合适的阳离子聚电解质和阴离子聚电解质。

下面说明本发明方法的步骤：

液相反应体系的配制：在水中溶解水溶性磷酸盐，向其加入阳离子聚电解质聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液（例如聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液），得到溶液A；溶液A中，可溶性磷酸盐的摩尔浓度可为0.001～1摩尔/升，阳离子聚电解质的重量百分含量为0.005～50wt%。在水中溶液溶解水溶性钙盐，向其加入阴离子聚电解质聚丙烯酸钠（例如聚丙烯酸钠水溶液）溶液得到溶液B；所述水溶液B中，可溶性钙盐的摩尔浓度为0.001～1摩尔/升，阴离子聚电解质的重量百分含量为0.02～50wt%。

虽然以上描述了将阳离子聚电解质和阴离子据电解质分别加入磷酸盐水溶液和钙盐水溶液中制得溶液A和B，但应理解也可以将阳离子聚电解质和磷酸盐先后或同时加入水中制备溶液A，即、加入的顺序不限。同样，也可以将阴离子聚电解质和钙盐先后或同时加入水中制备溶液B，即、加入顺序不限。

在搅拌下，将溶液B以一定速率滴加入溶液A中，控制混合液的pH为8-12，搅拌1～60分钟。调节pH值可采用盐酸水溶液、硫酸水溶液、氨水或氢氧化钠水溶液。优选的滴加速率为3–30毫升/分钟。所述的钙盐与磷酸盐的摩尔数的优选比例为1:2–2:1。

药物装载：将制得的得到的沉淀离心收集并干燥后，研磨成粉体，加入到多烯紫杉醇的有机溶剂中，在20–40℃下，震荡一定时间后，将溶液离心，沉淀干燥后得到磷酸钙/有机物复合纳米载药体系。

所述有机溶剂包括但不局限于正己烷、乙醇、甲醇等。所述的多烯紫杉醇有机溶液的优选浓度范围为1–50克/升。优选的震荡时间为24–60小时。所述的干燥方式为空气干燥、真空干燥或冷冻干燥。优选的干燥温度范围为20–80℃。

本发明中磷酸钙/有机物复合纳米颗粒为纳米球状结构，磷酸钙载体物相为羟基磷灰石、无定型磷酸钙、磷酸三钙、磷酸八钙、磷酸氢钙等，或者为它们的混合物。优选的多烯紫杉醇药物的装载量为100–1000毫克/克载体。

本发明具有如下优点：

（1）该方法具有工艺简单、快速、环境友好、成本低和形貌可控等特点，是一种有望规模化生产的制备方法；

（2）该方法实现了将多烯紫杉醇药物装载入磷酸钙/有机物复合纳米颗粒中，可实现药物的pH值控制释放；

（3）可以通过控制反应的pH值、反应时间以及反应物浓度来调控磷酸钙的物相和形貌；

（4）所制备的磷酸钙/有机物复合纳米载药体系在生物医药领域，特别是组织工程、骨缺损修复以及药物传输方面具有潜在的应用前景。

下面进一步举例实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，而不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的反应温度、时间、投料量等也仅是合适范围中的一个示例，即、本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

将0.215g十二水合磷酸氢二钠和1mL 20wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液加入50mL水中形成溶液A，将0.110g无水氯化钙和1mL 1wt%的聚丙烯酸钠水溶液加入10mL水中形成溶液B。将溶液B滴加入溶液A中，滴完搅拌5分钟，沉淀离心收集，水洗，60℃空气中干燥后研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

将该样品进行XRD表征，得到结果如图1所示。图1显示，所得到的磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的物相为无定型磷酸钙。

将该样品进行SEM表征，如图2所示。从图中可以看出，所制备样品的形貌为100纳米左右的球状颗粒，颗粒尺寸均匀，分散性好。

将该样品进行TEM表征，如图3所示。

将所得到的样品干燥研磨后，加入到浓度为40mg/mL的多烯紫杉醇的乙醇溶液中，在37℃条件下以160转/min速率震荡24小时。然后把样品离心分离，60℃空气中干燥研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒载药系统。

经检测得到实施例1中的磷酸钙/有机物复合纳米颗粒载药系统在磷酸缓冲液中释放的结果如图4所示。从图中可知，在磷酸缓冲液中多烯紫杉醇的释放行为是前13个小时释放速率较快，随后释放速率变慢，多烯紫杉醇在pH值低的磷酸缓冲液中的释放量大表明所制备的磷酸钙/有机物复合纳米颗粒载药系统具有pH值响应释放特性。

实施例2

将0.215g十二水合磷酸氢二钠和1mL1wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液加入50mL水中形成溶液A，将0.110g无水氯化钙和1mL 1wt%的聚丙烯酸钠水溶液加入10mL水中形成溶液B。将溶液B滴加入溶液A中，滴完搅拌5分钟，沉淀离心收集，水洗，60℃空气中干燥后研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

实施例3

将0.200g十二水合磷酸氢二钠和2mL 1wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液加入50mL水中形成溶液A，将0.200g无水氯化钙和2mL 1wt%的聚丙烯酸钠水溶液加入10mL水中形成溶液B。将溶液B滴加入溶液A中，滴完搅拌5分钟，沉淀离心收集，水洗，60℃空气中干燥后研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

实施例4

将0.315g十二水合磷酸三钠和1mL 1wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液加入50mL水中形成溶液A，将0.110g无水氯化钙和1mL 1wt%的聚丙烯酸钠水溶液加入10mL水中形成溶液B。将溶液B滴加入溶液A中，滴完搅拌5分钟，沉淀离心收集，水洗，60℃空气中干燥后研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

实施例5

将0.215g无水磷酸氢二钾和5mL 1wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液加入50mL水中形成溶液A，将0.110g无水氯化钙和1mL 1wt%的聚丙烯酸钠水溶液加入10mL水中形成溶液B。将溶液B滴加入溶液A中，滴完搅拌5分钟，沉淀离心收集，水洗，60℃空气中干燥后研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

实施例6

将0.215g十二水合磷酸氢二钠和1mL 1wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液加入50mL水中形成溶液A，将0.520g一水合乙酸钙和1mL 1wt%的聚丙烯酸钠水溶液加入10mL水中形成溶液B。将溶液B滴加入溶液A中，滴完搅拌5分钟，沉淀离心收集，水洗，60℃空气中干燥后研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

实施例7

将0.215g十二水合磷酸氢二钠和1mL 50wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液加入50mL水中形成溶液A，将0.340g四水合硝酸钙和1mL 1wt%的聚丙烯酸钠水溶液加入10mL水中形成溶液B。将溶液B滴加入溶液A中，滴完搅拌5分钟，沉淀离心收集，水洗，60℃空气中干燥后研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

实施例8

将0.215g十二水合磷酸氢二钠和2mL 1wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液加入50mL水中形成溶液A，将0.110g无水氯化钙和2mL 1wt%的聚丙烯酸钠水溶液加入10mL水中形成溶液B。将溶液B滴加入溶液A中，滴完搅拌10分钟，沉淀离心收集，水洗，60℃空气中干燥后研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

实施例9

将0.215g十二水合磷酸氢二钠和2mL 50wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液加入50mL水中形成溶液A，将0.110g无水氯化钙和20mL 4wt%的聚丙烯酸钠水溶液加入10mL水中形成溶液B。将溶液B滴加入溶液A中，滴完搅拌15分钟，沉淀离心收集，水洗，60℃空气中干燥后研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

实施例10

将0.215g十二水合磷酸氢二钠和0.5mL 1wt%的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液加入60mL水中形成溶液A，将0.110g无水氯化钙和0.5mL 1wt%的聚丙烯酸钠水溶液加入20mL水中形成溶液B。将溶液B滴加入溶液A中，滴完搅拌1分钟，沉淀离心收集，水洗，60℃空气中干燥后研磨得到磷酸钙/有机物复合纳米颗粒。

产业应用性：本发明的制备工艺简单、操作方便，不需要复杂昂贵的设备，易于实现工业化生产。所制备的磷酸钙/有机物复合纳米颗粒对于抗肿瘤药物多烯紫杉醇具有良好的装载和体外缓释性能，有望广泛地用于药物传输。

Claims (8)

1.一种磷酸钙/有机物复合纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括：

将溶解有阳离子聚电解质和可溶性磷酸盐的水溶液A，和溶解有阴离子聚电解质和可溶性钙盐的水溶液B混合搅拌；以及

将所得沉淀分离、洗涤和干燥得到所述磷酸钙/有机物复合纳米颗粒；

所述阳离子聚电解质为聚二甲基二烯丙基氯化铵；

所述阴离子聚电解质为聚丙烯酸钠。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述水溶液B以3～30毫升/分钟的速率滴加至中水溶液A中，控制混合液的pH为8～12，搅拌1～60分钟。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述水溶液A中，可溶性磷酸盐的摩尔浓度为0.001～1摩尔/升，阳离子聚电解质的重量百分含量为0.005～50wt%；

所述水溶液B中，可溶性钙盐的摩尔浓度为0.001～1摩尔/升，阴离子聚电解质的重量百分含量为0.02～50wt%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钙盐与可溶性磷酸盐的摩尔比为1:2～2:1。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钙盐为氯化钙、硝酸钙、或醋酸钙或其任意混合物；所述可溶性磷酸盐为磷酸三钠、磷酸三钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸三铵、磷酸二氢铵、或磷酸氢二铵或其任意混合物。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括将制得的磷酸钙/有机物复合纳米颗粒加入到含有多烯紫杉醇药物的有机溶液中，在20～40℃下，震荡24～60小时后，将产物离心、洗涤、干燥后得到磷酸钙/有机物纳米颗粒载药系统。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述多烯紫杉醇药物的有机溶液中多烯紫杉醇药物的质量体积浓度范围为1～50克/升，采用的有机溶剂为正己烷、乙醇和/或甲醇。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸钙/有机物纳米颗粒载药系统中多烯紫杉醇药物装载量为100～1000毫克/每克载体。