CN108751155B - 粒径可控的羟基磷灰石的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粒径可控的羟基磷灰石的制备方法。所述方法先将水解角蛋白加入钙盐溶液中，在70℃～100℃水浴条件下，缓慢滴加磷酸盐溶液，得到混合溶液，然后调节pH至8.5～12.5，搅拌反应4h以上，反应结束后静置陈化，洗涤，干燥得到纳米级羟基磷灰石。本发明以水解角蛋白为模板剂，通过调节水解角蛋白的用量，调控合成的羟基磷灰石的粒径，模板剂无毒，用量少且易于除去。本发明方法合成的羟基磷灰石粒径可控且生物相容性良好，可满足不同的需求。

Description

粒径可控的羟基磷灰石的制备方法
技术领域
本发明生物医药材料制备技术技术领域，涉及一种羟基磷灰石的制备方法，具体涉及一种粒径可控的羟基磷灰石的制备方法。
背景技术
羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)，化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，属于六角晶系，密度为3.14～3.16cm2，不仅具有较好的稳定性、生物活性和生物相容性，还具有良好的骨传导作用及诱导骨形成的能力，可生物降解，是人体骨损伤时性能优良且近于理想的骨修复及替代材料。对应于不同场合的需求，通常需要不同粒径和形貌的羟基磷灰石。
现有的合成羟基磷灰石的方法主要有沉淀法、水热法，溶胶-凝胶法、超声合成法、微乳液法及超声合成法等(庞晓峰,曾红娟.纳米羟基磷灰石粉体的生物活性的研究[J].材料工程,2009,2009(4):14-17.)。目前，在利用模板剂合成羟基磷灰石的方法中，大多模板剂的使用量较大(安燕,殷雅婷,顾雪梅,等.表面活性剂对纳米羟基磷灰石制备影响的研究[J].无机盐工业,2012,44(5):19-21.)，导致原料成本以及后处理的成本提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物相容性良好的、粒径可控的羟基磷灰石的制备方法。该方法可以获得粒径均一可控，生物相容性良好的羟基磷灰石，模板剂用量少且无毒，后处理方便。
实现本发明目的的技术方案如下：
粒径可控的羟基磷灰石的制备方法，包括步骤如下：
将水解角蛋白加入钙盐溶液中，在70℃～100℃水浴条件下，缓慢滴加磷酸盐溶液，得到混合溶液，调节pH至8.5～12.5，搅拌反应4h以上，反应结束后静置陈化，洗涤，干燥得到纳米级羟基磷灰石。
优选地，所述的混合溶液中，钙离子与磷酸根离子的摩尔比为1.5～2：1。
优选地，所述的混合溶液中，水解角蛋白的质量体积浓度为0％～0.3％。
优选地，所述的钙盐选自氯化钙或硝酸钙等可溶性钙盐。
优选地，所述的磷酸盐选自磷酸钠，磷酸氢二铵或磷酸二氢钾等可溶性磷酸盐。
优选地，所述的水浴温度为85～95℃。
优选地，调节pH时采用氨水或NaOH。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明以水解角蛋白为模板剂，通过调节水解角蛋白的用量，调控合成的羟基磷灰石的粒径，模板剂用量少且无毒。本发明方法合成的羟基磷灰石粒径可控且生物相容性良好，可满足不同的需求。
附图说明
图1为不加入水解角蛋白时制得的羟基磷灰石的透射电镜图。
图2为水解角蛋白加入量为0.01％时制得的羟基磷灰石的透射电镜图。
图3为水解角蛋白加入量为0.05％时制得的羟基磷灰石的透射电镜图。
图4为水解角蛋白加入量为0.1％时制得的羟基磷灰石的透射电镜图。
图5为水解角蛋白加入量为0.3％时制得的羟基磷灰石的透射电镜图。
图6为实施例1制得的羟基磷灰石的红外表征图。
图7为MG-63细胞在实施例1制得的羟基磷灰石中培养1天(A)和5天(B)时的细胞存活率图。
图8为实施例2制得的羟基磷灰石的拉曼表征图。
图9为实施例3制得的羟基磷灰石多晶X射线衍射表征图谱。
图10为对比例制得的羟基磷灰石的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
将9.54g四水硝酸钙和3.20g磷酸氢二铵分别溶于100ml去离子水。称取0g，0.02g，0.1g，0.2g和0.6g(得到产物的编号分别对应于S1，S2，S3，S4和S5)水解角蛋白加入四水硝酸钙溶液中。在95℃水浴加热条件下，将磷酸氢二铵溶液缓慢加入四水硝酸钙和水解角蛋白的混合溶液中，同时搅拌并加入氨水调节pH至8.5。反应4h后，停止加热和搅拌，将反应体系静置陈化12h，沉淀物水洗3次，冷冻干燥得到羟基磷灰石。
图1至图5分别为水解角蛋白的含量(质量/溶液体积)分别为0％，0.01％，0.05％，0.1％，0.3％时合成的羟基磷灰石的透射电镜图。这些图表明合成的HA粒径均一，且随着水解角蛋白的浓度增加，羟基磷灰石平均粒径逐渐变小，分别约为63nm，58nm，52nm，38nm和27nm。
图6为实施例1制得的HA的红外表征图谱，1089，1024和962cm-1处的吸收峰为磷酸盐υ1和υ3振动模式。在561和598cm-1处的吸收峰为磷酸盐υ4振动模式。632和3569cm-1的峰应归属为羟基的振动峰，因此，该合成的产物为纯的HA。
图7为MG-63细胞在实施例1制得的羟基磷灰石中培养1天(A)和5天(B)时的细胞存活率图。从图7可以看出，合成的羟基磷灰石的对于MG-63细胞存活率(1天和5天)均起到促进作用，说明制得的羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性。
实施例2
将95.4g四水硝酸钙和32.0g磷酸氢二铵分别溶于1000ml去离子水。称取0g，0.2g，1g，2g和6g(得到产物的编号分别对应于S1，S2，S3，S4和S5)水解角蛋白加入四水硝酸钙溶液中。在85℃水浴加热的条件下，将磷酸氢二铵溶液缓慢加入四水硝酸钙和水解角蛋白的混合溶液中，同时搅拌并加入氨水调节pH至12.5。反应5h后，停止加热和搅拌，将反应体系静置陈化24h，沉淀物水洗5次，110℃烘干5h得到产品羟基磷灰石。
图8为实施例2制得的羟基磷灰石的拉曼表征图。425和580cm-1处的特征峰可分别归属于磷酸根的υ2和υ4模式。在1037cm-1附近的峰对应于PO4 3-离子反对称伸缩振动(υ3)在HA中。PO4 3-的最强对称伸缩υ1振动在955cm-1，OH-的伸缩振动峰在3567cm-1。因此，该合成的产物应为纯的HA。
实施例3
将185.37g氯化钙和380.14g十二水磷酸三钠分别溶于1000ml去离子水。称取0g，0.2g，1g，2g和6g(分别对应于S1，S2，S3，S4和S5)水解角蛋白加入四水硝酸钙溶液中。在80℃水浴加热的条件下，将磷酸氢二铵溶液缓慢加入四水硝酸钙和水解角蛋白的混合溶液中，同时搅拌并加入氨水调节pH至11。反应5h后，停止加热和搅拌，将反应体系静置陈化24h。沉淀物水洗5次，110℃烘干5h得到产品羟基磷灰石。
图9为实施例3制得的羟基磷灰石多晶X射线衍射表征图谱，图中几乎所有的峰都符合标准HA(JCPDS编号09-0432)。所有HA样品的衍射峰的2θ值26.1，32.1，33.0，40.1，47.0，49.7和53.4与纯HA的(002)，(211)，(300)，(310)，(222)，(213)和(004)晶面对应一一对应。在2θ＝26和2θ＝33附近的强吸收峰证明这些样品主要是纯HA。
对比例
本对比例与实施例1中的S1基本相同，唯一不同的是调节pH为8。
图10为对比例制得的羟基磷灰石的红外光谱图。图中磷酸根基团峰变宽，部分峰消失，羟基峰变成大包，说明样品不是纯HA。说明当pH过低时制得的羟基磷灰石纯度不高。

Claims (6)

1.粒径可控的羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
将水解角蛋白加入钙盐溶液中，在70℃～100℃水浴条件下，缓慢滴加磷酸盐溶液，得到混合溶液，调节pH至8.5～12.5，搅拌反应4h以上，反应结束后静置陈化，洗涤，干燥得到纳米级羟基磷灰石；所述的混合溶液中，水解角蛋白的质量体积浓度为0.01％～0.3％。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的混合溶液中，钙离子与磷酸根离子的摩尔比为1.5～2：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的钙盐选自氯化钙或硝酸钙。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的磷酸盐选自磷酸钠，磷酸氢二铵或磷酸二氢钾。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的水浴温度为85～95℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，调节pH时采用氨水或NaOH。
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