CN109809809A - 一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建方法 - Google Patents

一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建方法 Download PDF

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卫应奇
施雪涛
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Abstract

本发明公开了一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建方法，属于生物医用材料领域。该方法包括如下步骤：制备水热反应原液，将钙源、磷源分别进行溶解，混合后使用酸性溶液进行pH调节，直至溶液变为澄清透明为止；将烧结后的羟基磷灰石支架、水热反应原液及适当质量的尿素加入反应釜内，进行水热反应；反应结束后，待反应釜降至室温，取出支架并进行超声、干燥等处理，即可在羟基磷灰石支架表面原位构建高度取向的六棱柱微阵列。本发明的制备工艺简单稳定，无需加入模板剂，所制备的六棱柱微阵列均匀有序，具有高度的结晶取向性，并可以实现细胞定向分化的调控。

Description

一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建 方法
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建方法。
背景技术
羟基磷灰石与人体自然骨无机成分相似，具有良好的生物相容性与生物活性，还能传导骨生长，即新骨可以从HA植入体与原骨结合处沿着植入体表面或内部贯通孔攀附生长，故被广泛地应用于生物医学领域。对于羟基磷灰石成骨性能的研究，主要集中在控制材料的晶粒尺寸、化学组成、表面孔尺寸及拓扑结构，以期达到促进生物活性蛋白的吸附剂再吸收速率，加强细胞与材料间的相互作用，最终实现干细胞向成骨分化的目的，赋予材料良好的骨诱导能力。其中陶瓷表面拓扑结构的构建可以赋予材料更大的比表面积，为吸附生物活性分子提供更多的活性位点，有利于特异性结合牵连蛋白(Fibronectin，Fn)、玻连蛋白(Vitronectin,Vn)等特异性蛋白，刺激细胞的黏附、增殖与成骨分化，提高材料的生物活性和生物学相应能力，最终促进材料的骨诱导能力。因此，表面拓扑结构的有效构建对于材料生物学性能的提升至关重要。
目前对于支架表面拓扑结构的构建主要集中在金属基及高分子基材料表面。而由于生物陶瓷支架脆性大及较差的可加工性的特点，导致在生物陶瓷支架表面进行有序拓扑结构的可控制备仍是一个技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方便稳定的在羟基磷灰石支架表面构建有序拓扑结构的方法。所得支架表面具有有序排列的六棱柱微阵列，且表面结构具有高度的结晶取向性。这种微阵列的构建不影响支架原有的贯通孔结构，且能对细胞的分化行为实现有效的调控。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建方法，包括以下步骤：
(1)将钙源、磷源分别溶于水中，形成溶液A、溶液B；
(2)将溶液B加入到溶液A中，搅拌，形成溶液C；
(3)向步骤(2)所得的溶液C中逐滴滴加酸性溶液，并继续搅拌，直至溶液C中白色沉淀消失，形成澄清透明的水热原液；
(4)将步骤(3)中所得的水热原液、尿素加入到反应釜内胆中，搅拌，使尿素溶解，形成溶液D；
(5)将高温烧结后的羟基磷灰石支架加入到溶液D内，盖上内胆盖子，放入反应釜内，拧紧反应釜的盖子，转移到烘箱内；
(6)设置烘箱温度，待温度达到设定温度后进行计时，待反应结束后关闭烘箱电源；
(7)待反应釜温度降至室温后，取出支架，进行超声干燥处理，即可在羟基磷灰石支架表面原位构建具有高度取向的六棱柱状微阵列。
优选的，步骤(1)中所述钙源为氯化钙、硝酸钙和碳酸钙中的一种或几种。
优选的，步骤(1)中所述磷源为磷酸氢二氨和磷酸二氢氨中的一种或两种。
优选的，步骤(3)中所述酸性溶液为硝酸溶液、盐酸溶液和硫酸溶液中的一种或几种。
优选的，步骤(3)所得水热原液中钙磷离子的摩尔比为1.67。
优选的，步骤(4)中尿素与水热原液的质量体积比为2-5g/50mL，进一步优选为3g/50mL。
优选的，步骤(5)中羟基磷灰石支架的烧结温度为1100-1135℃，进一步优选为1130℃。
优选的，步骤(5)中羟基磷灰石支架烧结时保温时间为2-4h，进一步优选为4h。
优选的，步骤(6)中反应的温度为120-180℃，进一步优选为150℃。
优选的，步骤(6)中反应的时间为2-4h，进一步优选为3h。
本发明所制备的表面拓扑结构为微米级的六棱柱状阵列，该阵列晶体具有沿c轴生长的优势，可以形成一定的结晶取向，且阵列分布均匀有序。本发明关于表面拓扑结构的原位构建过程，无需模板剂的加入。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明的制备工艺简单稳定，无需加入模板剂。
2、本发明可以在羟基磷灰石陶瓷支架表面进行六棱柱状拓扑结构的可控制备，形成均匀有序的微阵列，并且该阵列晶体具有高度的结晶取向度，可以实现促进干细胞成骨分化的目的，为骨修复支架的合理设计提供了新思路。
附图说明
图1为实施例1中HA支架表面原位构建的微阵列的SEM图。
图2为实施例2中HA支架表面原位构建的微阵列的SEM图。
图3为实施例2中HA支架表面原位构建的微阵列的XRD图。
图4为实施例3中HA支架表面原位构建的微阵列的SEM图。
图5为实施例4中HA支架表面原位构建的微阵列的SEM图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步的具体说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)将2.3615g四水硝酸钙、0.7924g磷酸氢二氨分别置于烧杯中，每个烧杯内加入20ml去离子水进行溶解，形成溶液A、B。
(2)将溶解后的溶液B加入到溶液A中形成溶液C，并放置在磁力搅拌器上进行搅拌处理。
(3)向步骤(2)所得的溶液C中逐滴滴加酸性溶液，并继续搅拌，直至溶液C白色沉淀消失，形成澄清透明的水热原液，并进行定容为50ml。
(4)将步骤(3)中所得的水热原液、3g尿素加入到四氟乙烯反应釜内胆中，并进行搅拌处理，使尿素溶解，形成溶液D。
(5)将经过1100℃高温下烧结3h后的羟基磷灰石支架加入到溶液D内，盖上内胆盖子，放入反应釜内，拧紧反应釜的盖子，转移到反应烘箱内。
(6)设置烘箱温度为150℃，待温度达到设定温度后进行反应3h。待反应结束后关闭烘箱电源。
(7)待反应釜温度降至室温后，取出支架，进行超声干燥处理，即可在羟基磷灰石支架表面原位构建具有高度取向的六棱柱状微阵列(见图1)。从图1可知，按照本实施例的条件实施，可以在支架表面成功构建均匀排列且具有一定取向的六棱柱微阵列。
实施例2
(1)将3.5423g四水硝酸钙、1.1885g磷酸氢二氨分别置于烧杯中，每个烧杯内加入20ml去离子水进行溶解，形成溶液A、B。
(2)将溶解后的溶液B加入到溶液A中形成溶液C，并放置在磁力搅拌器上进行搅拌处理。
(3)向步骤(2)所得的溶液C中逐滴滴加酸性溶液，并继续搅拌，直至溶液C白色沉淀消失，形成澄清透明的水热原液，并进行定容为50ml。
(4)将步骤(3)中所得的水热原液、3g尿素加入到四氟乙烯反应釜内胆中，并进行搅拌处理，使尿素溶解，形成溶液D。
(5)将经过1130℃高温烧结4h后的羟基磷灰石支架加入到溶液D内，盖上内胆盖子，放入反应釜内，拧紧反应釜的盖子，转移到反应烘箱内。
(6)设置烘箱温度为150℃，待温度达到设定温度后进行反应3h。待反应结束后关闭烘箱电源。
(7)待反应釜温度降至室温后，取出支架，进行超声干燥处理，即可在羟基磷灰石支架表面原位构建具有高度取向的六棱柱状微阵列(见图2)，如图2所示，按照本实施例的条件实施，可以在HA支架表面成功构建均匀排列且具有取向的六棱柱微阵列。HA晶体的取向度可以通过XRD谱图中(002)晶相(即2θ＝25.875°)与(211)晶相(即2θ＝31.741°)的衍射峰强度的比值R进行判断，即R值越大，晶体具有更明显的结晶取向度。如图3所示，反应前后支架表面的XRD衍射峰为止可以与标准HA的PDF卡片的特征峰一一对应，均为HA晶相，且标准HA卡片、反应前支架和反应后支架的R值分别为0.378、0.422和0.526，即反应后支架表面HA晶体存在明显的结晶取向。
实施例3
(1)将4.723四水硝酸钙、1.5847g磷酸氢二氨分别置于烧杯中，每个烧杯内加入20ml去离子水进行溶解，形成溶液A、B。
(2)将溶解后的溶液B加入到溶液A中形成溶液C，并放置在磁力搅拌器上进行搅拌处理。
(3)向步骤(2)所得的溶液C中逐滴滴加酸性溶液，并继续搅拌，直至溶液C白色沉淀消失，形成澄清透明的水热原液，并进行定容为50ml。
(4)将步骤(3)中所得的水热原液、3g尿素加入到四氟乙烯反应釜内胆中，并进行搅拌处理，使尿素溶解，形成溶液D。
(5)将经过1130℃高温烧结4h后的羟基磷灰石支架加入到溶液D内，盖上内胆盖子，放入反应釜内，拧紧反应釜的盖子，转移到反应烘箱内。
(6)设置烘箱温度为150℃，待温度达到设定温度后进行反应3h。待反应结束后关闭烘箱电源。
(7)待反应釜温度降至室温后，取出支架，进行超声干燥处理，即可在羟基磷灰石支架表面原位构建具有高度取向的六棱柱状微阵列(见图4)。如图4所示，按照本实施例的条件实施，可以在HA支架表面成功构建均匀排列且具有取向的六棱柱微阵列。
实施例4
(1)将3.5423g四水硝酸钙、1.1885g磷酸氢二氨分别置于烧杯中，每个烧杯内加入20ml去离子水进行溶解，形成溶液A、B。
(2)将溶解后的溶液B加入到溶液A中形成溶液C，并放置在磁力搅拌器上进行搅拌处理。
(3)向步骤(2)所得的溶液C中逐滴滴加酸性溶液，并继续搅拌，直至溶液C白色沉淀消失，形成澄清透明的水热原液，并进行定容为50ml。
(4)将步骤(3)中所得的水热原液、3g尿素加入到四氟乙烯反应釜内胆中，并进行搅拌处理，使尿素溶解，形成溶液D。
(5)将经过1100℃高温烧结4h后的羟基磷灰石支架加入到溶液D内，盖上内胆盖子，放入反应釜内，拧紧反应釜的盖子，转移到反应烘箱内。
(6)设置烘箱温度为150℃，待温度达到设定温度后进行反应4h。待反应结束后关闭烘箱电源。
(7)待反应釜温度降至室温后，取出支架，进行超声干燥处理，即可在羟基磷灰石支架表面原位构建具有高度取向的六棱柱状微阵列(见图5)。如图5所示，按照本实施例的条件实施，可以在HA支架表面成功构建均匀排列且具有取向的六棱柱微阵列。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的较佳实施例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将钙源、磷源分别溶于水中，形成溶液A、溶液B；
（2）将溶液B加入到溶液A中，搅拌，形成溶液C；
（3）向步骤（2）所得的溶液C中逐滴滴加酸性溶液，并继续搅拌，直至溶液C中白色沉淀消失，形成澄清透明的水热原液；
（4）将步骤（3）中所得的水热原液、尿素加入到反应釜内胆中，搅拌，使尿素溶解，形成溶液D；
（5）将高温烧结后的羟基磷灰石支架加入到溶液D内，盖上内胆盖子，放入反应釜内，拧紧反应釜的盖子，转移到烘箱内；
（6）设置烘箱温度，待温度达到设定温度后进行计时，待反应结束后关闭烘箱电源；
（7）待反应釜温度降至室温后，取出支架，进行超声干燥处理，即可在羟基磷灰石支架表面原位构建具有高度取向的六棱柱状微阵列。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述钙源为氯化钙、硝酸钙和碳酸钙中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述磷源为磷酸氢二氨和磷酸二氢氨中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述酸性溶液为硝酸溶液、盐酸溶液和硫酸溶液中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所得水热原液中钙磷离子的摩尔比为1.67。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中尿素与水热原液的质量体积比为2-5g /50mL。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）中羟基磷灰石支架的烧结温度为1100-1135℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）中羟基磷灰石支架烧结时保温时间为2-4h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（6）中反应的温度为120-180℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（6）中反应的时间为2-4h。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004044274A1 (en) * 2002-11-13 2004-05-27 Cambridge University Technical Services Limited A synthetic bone material
CN1544318A (zh) * 2003-11-21 2004-11-10 陕西科技大学 一种纳米羟基磷灰石粉体的制备方法
JP2005154181A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Nippon Chem Ind Co Ltd 繊維状ヒドロキシアパタイトの製造方法
CN101491690A (zh) * 2009-02-16 2009-07-29 重庆大学 纳米-微米羟基磷灰石粉体的制备方法
JP2010208896A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Meiji Univ 板状ヒドロキシアパタイト単結晶の製造方法
CN101891175A (zh) * 2010-07-08 2010-11-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 牙釉质状羟基磷灰石及其制备方法和应用
CN102079514A (zh) * 2009-11-26 2011-06-01 宁波大学 一种羟基磷灰石纳米晶的制备方法
US20110192727A1 (en) * 2008-02-26 2011-08-11 University Of Rochester Ion-conducting ceramic apparatus, method, fabrication, and applications
CN102556993A (zh) * 2012-01-06 2012-07-11 青岛科技大学 一种具有三维纳米花结构的羟基磷灰石的制备方法
CN102730658A (zh) * 2012-05-22 2012-10-17 哈尔滨工业大学 海胆状羟基磷灰石微粒及其制备方法和应用
CN103011115A (zh) * 2012-12-11 2013-04-03 昆明理工大学 一种羟基磷灰石晶须及其制备方法
US8906415B1 (en) * 2011-10-26 2014-12-09 The University Of Toledo Calcium phosphate nanowhisker particles, method of making and using the same
CN105000540A (zh) * 2015-06-14 2015-10-28 青岛科技大学 一种超长羟基磷灰石微/纳米带的制备方法
CN107555405A (zh) * 2016-07-01 2018-01-09 北京化工大学 一种长径比及钙磷比可控的磷酸钙纳米粉体的制备方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004044274A1 (en) * 2002-11-13 2004-05-27 Cambridge University Technical Services Limited A synthetic bone material
CN1544318A (zh) * 2003-11-21 2004-11-10 陕西科技大学 一种纳米羟基磷灰石粉体的制备方法
JP2005154181A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Nippon Chem Ind Co Ltd 繊維状ヒドロキシアパタイトの製造方法
US20110192727A1 (en) * 2008-02-26 2011-08-11 University Of Rochester Ion-conducting ceramic apparatus, method, fabrication, and applications
CN101491690A (zh) * 2009-02-16 2009-07-29 重庆大学 纳米-微米羟基磷灰石粉体的制备方法
JP2010208896A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Meiji Univ 板状ヒドロキシアパタイト単結晶の製造方法
CN102079514A (zh) * 2009-11-26 2011-06-01 宁波大学 一种羟基磷灰石纳米晶的制备方法
CN101891175A (zh) * 2010-07-08 2010-11-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 牙釉质状羟基磷灰石及其制备方法和应用
US8906415B1 (en) * 2011-10-26 2014-12-09 The University Of Toledo Calcium phosphate nanowhisker particles, method of making and using the same
CN102556993A (zh) * 2012-01-06 2012-07-11 青岛科技大学 一种具有三维纳米花结构的羟基磷灰石的制备方法
CN102730658A (zh) * 2012-05-22 2012-10-17 哈尔滨工业大学 海胆状羟基磷灰石微粒及其制备方法和应用
CN103011115A (zh) * 2012-12-11 2013-04-03 昆明理工大学 一种羟基磷灰石晶须及其制备方法
CN105000540A (zh) * 2015-06-14 2015-10-28 青岛科技大学 一种超长羟基磷灰石微/纳米带的制备方法
CN107555405A (zh) * 2016-07-01 2018-01-09 北京化工大学 一种长径比及钙磷比可控的磷酸钙纳米粉体的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭泰林: "磷酸钙陶瓷表面微纳结构的制备及其生物学功能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

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