CN110155973A - 一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明申请属于生物材料制备技术领域,具体公开了一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,本发明以葡萄糖酸钙为有机钙源,以三磷酸腺苷为有机磷源,通过微波水热法进行合成,最后离心洗涤得到多孔的具有核壳结构的羟基磷灰石微球。本发明涉及的材料制备方法操作简便,能耗低,环境友好,产品质量稳定,有利于大规模生产。并且利用该制备方法得到的羟基磷灰石核壳微球具有良好的生物相容性,较高的比表面积和较多的孔道结构,是一种优良的药物载体。
Description
技术领域
本发明属于生物材料制备技术领域,具体公开了一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法。
背景技术
由于磷酸钙具有良好的生物相容性,基于磷酸钙的生物材料在生物医学领域中得到了广泛应用,例如组织工程,骨骼修复和药物递送等。为了扩展磷酸钙的应用范围和改善性能,已经发展出了多种具有不同形貌和微结构的磷酸钙材料,包括具有介孔结构的碳酸化羟基磷灰石微球,羟基磷灰石微管,中空的羟基磷灰石纳米线,核壳结构的无定形磷酸钙纳米球等。研究发现,具有核壳结构的多孔羟基磷灰石微球具有更高的比表面积和较大的内部孔洞,有利于提高载体的药物负载能力,这些性质使它有潜力成为优秀的药物载体。
对于合成多孔的羟基磷灰石核壳微球,目前主要有水相合成法,高温固相合成法和模板合成法,但是这些方法都存在着合成过程繁琐,能耗高,产品质量不稳定,使得生产规模难以扩大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,以解决合成多孔的羟基磷灰石核壳过程繁琐使得生规模难以扩大的问题。
为了达到上述目的,本发明的技术方案为:一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,包括以下步骤:
(1)将葡萄糖酸钙水溶液与三磷酸腺苷水溶液混合,在剧烈搅拌下加入浓度为2M的氢氧化钠水溶液,调节溶液的pH值在5-10,所述的葡萄糖酸钙与三磷酸腺苷的摩尔比为(0.1-5.0):1;
(2)将步骤(1)中的混合水溶液进行微波水热合成反应得到反应液;
(3)将步骤(2)中的反应液经过离心洗涤干燥,得到沉淀物,所述沉淀物即为多孔羟基磷灰石核壳微球。
进一步,步骤(1)中葡萄糖酸钙水溶液为无水葡萄糖酸钙或一水葡萄糖酸钙的水溶液,所述的三磷酸腺苷水溶液为三磷酸腺苷或三磷酸腺苷二钠的水溶液。
进一步,步骤(1)中葡萄糖酸钙水溶液里葡萄糖酸钙的浓度为0.001-100mol/L。
进一步,步骤(1)中三磷酸腺苷水溶液里三磷酸腺苷的浓度为0.001-100mol/L。
进一步,所述微波水热合成时间为5-100min。
进一步,步骤(2)中微波水热合成反应中的温度控制在50-250℃。
进一步,步骤(2)中微波水热合成反应中的微波功率为10-1000W。
进一步,步骤(3)中离心的转速为1000-10000r/min。
本技术方案的工作原理及有益效果在于:
(1)目前具有核壳结构的羟基磷灰石微球的制备方法主要包括模板法、微乳液合成、机械化学合成,制备过程繁琐,产品质量难以控制,没法进行大规模生产。而本方法提供的多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法是利用水溶性的葡萄糖酸钙作为有机钙源和三磷酸腺苷作为有机磷源,通过微波水热法合成,具有反应时间短,操作简便,制备的微球形貌稳定等优点,有利于大批量生产。
(2)本方法以葡萄糖酸钙作为有机钙源和三磷酸腺苷作为有机磷源,通过优化反应条件,控制原料分子的分解速度;首先反应原料为有机化合物,不是无机物,这就降低了原料的分解速度和反应速度;其次,浓度,温度,反应时间都对原料分解和反应速度有影响。调节无定形磷酸钙和羟基磷灰石结晶之间的转变过程,最终得到核壳结构的微球;
(3)本方法制备的羟基磷灰石微球具有较高的比表面积和较多的孔道,从而使它能负载更多的药物,并且羟基磷灰石本身具有良好的生物相容性,这些突出优点预示着多孔羟基磷灰石核壳微球有潜力成为优秀的药物载体。
附图说明
图1是本发明一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法实施例1的扫描电子显微镜图片;
图2为实施例1的样品的透射电子显微镜图片;
图3为实施例2制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片;
图4为实施例2样品的透射电子显微镜图片;
图5为实施例3制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片;
图6为实施例3样品的透射电子显微镜图片;
图7为实施例4制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片;
图8为实施例4样品的透射电子显微镜图片;
图9为实施例5制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片;
图10为实施例6制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片;
图11为实施例6中制备的羟基磷灰石微球的红外光谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
实施例1
(1)称取0.516g一水葡萄糖酸钙,在剧烈搅拌下,使葡萄糖酸钙溶解于100mL去离子水中,得到浓度为12mM的溶液A;
(2)在剧烈搅拌下,将0.276g三磷酸腺苷二钠盐溶解于100mL去离子水中,得到浓度为15mM的溶液B;
(3)按照钙离子与磷酸根的摩尔比为0.8:1的比例,将溶液A与溶液B混合,得到混合溶液C;
(4)在剧烈搅拌下,缓慢加入浓度为2M的氢氧化钠水溶液,将混合溶液的pH值调节至5;
(5)将混合溶液转移至反应釜,并放置于微波反应器中进行微波水热合成。微波反应时间为15min,微波反应温度控制在120℃;
(6)反应结束后,将反应釜冷却至室温。利用离心分离得到固体沉淀,离心转速为5000r/min。用去离子水将得到的沉淀洗涤,再次离心,反复三次。最后干燥得到固体粉末。
图1为本实施例制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片,图2为该样品的透射电子显微镜图片。从图片可以看出该磷酸钙微球的粒径约300nm,可以明显看出多孔的中空结构。
实施例2
(1)称取1.077g一水葡萄糖酸钙,在剧烈搅拌下,使葡萄糖酸钙溶解于100mL去离子水中,得到浓度为24mM的溶液A;
(2)在剧烈搅拌下,将0.276g三磷酸腺苷二钠盐溶解于100mL去离子水中,得到浓度为15mM的溶液B;
(3)按照钙离子与磷酸根的摩尔比为1.67:1的比例,将溶液A与溶液B混合,得到混合溶液C;
(4)在剧烈搅拌下,缓慢加入浓度为2M的氢氧化钠水溶液,将混合溶液的pH值调节至5;
(5)将混合溶液转移至反应釜,并放置于微波反应器中进行微波水热合成。微波反应时间为15min,微波反应温度控制在120℃;
(6)反应结束后,将反应釜冷却至室温。利用离心分离得到固体沉淀,离心转速为5000r/min。用去离子水将得到的沉淀洗涤,再次离心,反复三次。最后干燥得到固体粉末。
图3为本实施例制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片,图4为该样品的透射电子显微镜图片。从图片可以看出该磷酸钙微球的粒径约300nm,可以看出多孔的结构。
实施例3
(1)称取1.613g一水葡萄糖酸钙,在剧烈搅拌下,使葡萄糖酸钙溶解于100mL去离子水中,得到浓度为37.5mM的溶液A;
(2)在剧烈搅拌下,将0.276g三磷酸腺苷二钠盐溶解于100mL去离子水中,得到浓度为15mM的溶液B;
(3)按照钙离子与磷酸根的摩尔比为2.5:1的比例,将溶液A与溶液B混合,得到混合溶液C;
(4)在剧烈搅拌下,缓慢加入浓度为2M的氢氧化钠水溶液,将混合溶液的pH值调节至5;
(5)将混合溶液转移至反应釜,并放置于微波反应器中进行微波水热合成。微波反应时间为15min,微波反应温度控制在120℃;
(6)反应结束后,将反应釜冷却至室温。利用离心分离得到固体沉淀,离心转速为5000r/min。用去离子水将得到的沉淀洗涤,再次离心,反复三次。最后干燥得到固体粉末。
图5为本实施例制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片,图6为该样品的透射电子显微镜图片。从图片可以看出该磷酸钙微球的粒径约300nm,可以明显看出核壳结构。
实施例4
(1)称取2.128g一水葡萄糖酸钙,在剧烈搅拌下,使葡萄糖酸钙溶解于100mL去离子水中,得到浓度为49.5mM的溶液A;
(2)在剧烈搅拌下,将0.276g三磷酸腺苷二钠盐溶解于100mL去离子水中,得到浓度为15mM的溶液B;
(3)按照钙离子与磷酸根的摩尔比为3.3:1的比例,将溶液A与溶液B混合,得到混合溶液C;
(4)在剧烈搅拌下,缓慢加入浓度为2M的氢氧化钠水溶液,将混合溶液的pH值调节至5;
(5)将混合溶液转移至反应釜,并放置于微波反应器中进行微波水热合成。微波反应时间为15min,微波反应温度控制在120℃;
(6)反应结束后,将反应釜冷却至室温。利用离心分离得到固体沉淀,离心转速为5000r/min。用去离子水将得到的沉淀洗涤,再次离心,反复三次。最后干燥得到固体粉末。
图7为本实施例制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片,图8为该样品的透射电子显微镜图片。从图片可以看出该磷酸钙微球的粒径约300nm,可以明显看出多孔的核壳结构。
实施例5
(1)称取2.128g一水葡萄糖酸钙,在剧烈搅拌下,使葡萄糖酸钙溶解于100mL去离子水中,得到浓度为49.5mM的溶液A;
(2)在剧烈搅拌下,将0.276g三磷酸腺苷二钠盐溶解于100mL去离子水中,得到浓度为15mM的溶液B;
(3)按照钙离子与磷酸根的摩尔比为3.3:1的比例,将溶液A与溶液B混合,得到混合溶液C;
(4)在剧烈搅拌下,缓慢加入浓度为2M的氢氧化钠水溶液,将混合溶液的pH值调节至5;
(5)将混合溶液转移至反应釜,并放置于微波反应器中进行微波水热合成。微波反应时间为30min,微波反应温度控制在120℃;
(6)反应结束后,将反应釜冷却至室温。利用离心分离得到固体沉淀,离心转速为5000r/min。用去离子水将得到的沉淀洗涤,再次离心,反复三次。最后干燥得到固体粉末。
图9为本实施例制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片,从图片可以看出该磷酸钙微球的粒径约300nm,微球表面由片状羟基磷灰石晶体组成,具有较大的孔道和比表面积。
实施例6
(1)称取2.128g一水葡萄糖酸钙,在剧烈搅拌下,使葡萄糖酸钙溶解于100mL去离子水中,得到浓度为49.5mM的溶液A;
(2)在剧烈搅拌下,将0.276g三磷酸腺苷二钠盐溶解于100mL去离子水中,得到浓度为15mM的溶液B;
(3)按照钙离子与磷酸根的摩尔比为3.3:1的比例,将溶液A与溶液B混合,得到混合溶液C;
(4)在剧烈搅拌下,缓慢加入浓度为2M的氢氧化钠水溶液,将混合溶液的pH值调节至5;
(5)将混合溶液转移至反应釜,并放置于微波反应器中进行微波水热合成。微波反应时间为10min,微波反应温度控制在160℃;
(6)反应结束后,将反应釜冷却至室温。利用离心分离得到固体沉淀,离心转速为5000r/min。用去离子水将得到的沉淀洗涤,再次离心,反复三次。最后干燥得到固体粉末。
图10为本实施例制备的羟基磷灰石微球的扫描电子显微镜图片,从图片可以看出该磷酸钙微球的表面由棒状的羟基磷灰石晶体组成。
图11为上述实施例中制备的羟基磷灰石微球的红外光谱图,红外谱图可见,随着微波水热反应时间或微波水热温度的增加,位于912cm-1的P-O-C不对称伸缩振动峰P-OH伸缩振动峰和1103cm-1的葡萄糖酸钙C-O伸缩振动峰逐渐至消失,1037cm-1处HA的PO43-的特征峰逐渐增强,1122cm-1的无定形磷酸钙特征峰逐渐消失。微波水热反应时间增加至60min或水热温度增加至160℃时,除了1035cm-1的特征峰强度增强,603cm-1处HA的PO43-特征峰也开始出现。说明向形更加稳定的HA结构转变。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (8)
1.一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将葡萄糖酸钙水溶液与三磷酸腺苷水溶液混合,在剧烈搅拌下加入浓度为2M的氢氧化钠水溶液,调节溶液的pH值在5-10,所述的葡萄糖酸钙与三磷酸腺苷的摩尔比为(0.1-5.0):1;
(2)将步骤(1)中的混合水溶液进行微波水热合成反应得到反应液;
(3)将步骤(2)中的反应液经过离心洗涤干燥,得到沉淀物,所述沉淀物即为多孔羟基磷灰石核壳微球。
2.根据权利要求1所述的一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,其特征在于,步骤(1)中葡萄糖酸钙水溶液为无水葡萄糖酸钙或一水葡萄糖酸钙的水溶液,所述的三磷酸腺苷水溶液为三磷酸腺苷或三磷酸腺苷二钠的水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,其特征在于,步骤(1)中葡萄糖酸钙水溶液里葡萄糖酸钙的浓度为0.001-100mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,其特征在于,步骤(1)中三磷酸腺苷水溶液里三磷酸腺苷的浓度为0.001-100mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,其特征在于,所述微波水热合成时间为5-100min。
6.根据权利要求1所述的一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,其特征在于,步骤(2)中微波水热合成反应中的温度控制在50-250℃。
7.根据权利要求1所述的一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,其特征在于,步骤(2)中微波水热合成反应中的微波功率为10-1000W。
8.根据权利要求1所述的一种多孔羟基磷灰石核壳微球的制备方法,其特征在于,步骤(3)中离心的转速为1000-10000r/min。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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