CN111892033A - 一种羟基磷灰石微球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种羟基磷灰石微球的制备方法,包括(1)在溶剂中引入钙源和磷源,形成磷酸钙悬浮液;(2)将聚合物种子加入含有乙醇/水的分散体系中,形成均匀分散的种子悬浮液,其中聚合物种子的固体含量为5~9g/L;(3)将所述磷酸钙悬浮液加入所述种子悬浮液中,搅拌均匀,并逐渐添加乳化剂、引发剂,其中乳化剂和引发剂间满足以下比例关系:W=W0(V/3.5~4.5);(4)将所述高分子‑羟基磷灰石微球经高温煅烧得到多孔羟基磷灰石微球。其制备的多孔羟基磷灰石微球粒径可控,粒径尺寸均一,孔径可控。
Description
技术领域
本发明涉及羟基磷灰石微球技术领域,具体涉及一种羟基磷灰石微球的制备方法。
背景技术
羟基磷灰石作为一种理想的骨修复材料,主要存在于人体骨骼、牙齿等硬组织当中,是其重要的无机组成部分,具有良好的骨传导性、生物活性以及生物相容性等优点。多孔结构的羟基磷灰石微球由于具有相对密度低、比表面积高、重量轻等特点而在组织工程和药物分离等领域有着广泛的应用。
目前制备羟基磷灰石微球的方法主要有微乳液法和喷雾干燥法。中国专利(申请号200910104114.x)公开了一种纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合微球的制备方法,采用超声波共混复合工艺和乳化-溶剂挥发法制备纳米羟基磷灰石微球。中国专利(申请号201580022238.7)公开了一种球形多孔羟基磷灰石吸附剂及其方法,其方法为先制备羟基磷灰石初级颗粒的悬浮液,然后将羟基磷灰石初级颗粒的悬浮液进行喷雾干燥,获得羟基磷灰石微球,最后进行复杂的筛分方法进行分级处理得到球形羟基磷灰石。
当前制备羟基磷灰石微球的方法存在很多问题,如:微球的粒径分布不均、产率低和制备工艺复杂等。因此,开发新型的、能工业化生产的羟基磷灰石微球的制备方法是当今研究急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种羟基磷灰石微球的制备方法,其制备的多孔羟基磷灰石微球粒径可控,粒径尺寸均一,孔径可控。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种羟基磷灰石微球的制备方法,包括以下步骤:
(1)在溶剂中引入钙源和磷源,形成磷酸钙悬浮液;
(2)将聚合物种子加入含有乙醇/水的分散体系中,形成均匀分散的种子悬浮液,其中聚合物种子的固体含量为5~9g/L;
(3)将所述磷酸钙悬浮液加入所述种子悬浮液中,搅拌均匀,并逐渐添加乳化剂、引发剂,其中乳化剂和引发剂间满足以下比例关系:W=W0(V/3.5~4.5),其中,W为乳化剂的质量,W0为引发剂的质量,V为聚合物种子的体积,所述磷酸钙悬浮液的滴加速度为0.2~3ml/min,所述乳化剂的滴加速度为1~3ml/min,所述引发剂的滴加速度为2~5ml/min,保持温度在60~80℃下恒温反应60-240分钟后洗涤、干燥后形成高分子-羟基磷灰石微球;
将所述高分子-羟基磷灰石微球经高温煅烧得到多孔羟基磷灰石微球,其中高温煅烧的温度为300~500℃,后保温为0.8~2h,升温速率3~6℃/min。
作为优选的,所述钙源为钙盐,所述磷源为磷盐。
作为优选的,所述钙盐和磷盐中钙元素和磷元素的个数比为1~2。
作为优选的,所述钙盐和磷盐中钙元素和磷元素的个数为1.67。
作为优选的,所述聚合物种子为聚苯乙烯或苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。
作为优选的,所述引发剂为水溶性引发剂,具体为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二氰基戊酸或亚硫酸氢钠的一种。
作为优选的,所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基联苯醚二磺酸钠的一种。
作为优选的,一种羟基磷灰石微球,其特征在于,所述微球由以上任一所述的羟基磷灰石微球的制备方法制得。
作为优选的,包括以下步骤:
(1)在溶剂中引入钙源和磷源,形成磷酸钙悬浮液;
(2)将聚合物种子加入含有乙醇/水的分散体系中,形成均匀分散的种子悬浮液,其中聚合物种子的固体含量为7g/L;
(3)将所述磷酸钙悬浮液加入所述种子悬浮液中,搅拌均匀,并逐渐添加乳化剂、引发剂,其中乳化剂和引发剂间满足以下比例关系:W=W0(V/3.5~4.5),其中,W为乳化剂的质量,W0为引发剂的质量,V为聚合物种子的体积,所述磷酸钙的滴加速度为1.6ml/min,所述乳化剂的滴加速度为2ml/min,所述引发剂的滴加速度为3.5ml/min,保持温度在70℃下恒温反应150分钟后洗涤、干燥后形成高分子-羟基磷灰石微球;
(4)将所述高分子-羟基磷灰石微球经高温煅烧得到多孔羟基磷灰石微球,其中高温煅烧的温度为400℃,后保温为1.4h,升温速率4℃/min。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
根据本发明实施例方法,其制备工艺简单,反应条件容易控制。适于大规模生产,且制得的单分散多孔羟基磷灰石微球的粒径可控,粒径尺寸均一,孔径灵活可控,孔径尺寸范围为0.5-800nm,且孔分布均匀,孔道结构有序。本发明实施例的多孔羟基磷灰石微球在生物分离、生物标记和组织工程中有广泛应用。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
根据本发明实施例的羟基磷灰石微球的制备方法,若无特别说明,所使用的“水”包括蒸馏水或去离子水,所述使用的多孔高分子微球可由商业手段购买的到,或由本领域技术人员所熟知的方法制备而得。对于本发明实施例所使用的其他试剂,如钙源、磷源等,若无特殊说明均指本领域常用规格的试剂类别。
此外,根据本发明实施例的方法制备的羟基磷灰石微球微球在生物分离中的应用包括但不限于药物分离、蛋白质等生物大分子分离。
实施例一
本发明公开了一种羟基磷灰石微球的制备方法,包括以下步骤:
(1)在溶剂中引入钙源和磷源,形成磷酸钙悬浮液;
(2)将聚合物种子加入含有乙醇/水的分散体系中,形成均匀分散的种子悬浮液,其中聚合物种子的固体含量为5~9g/L;
(3)将所述磷酸钙悬浮液加入所述种子悬浮液中,搅拌均匀,并逐渐添加乳化剂、引发剂,其中乳化剂和引发剂间满足以下比例关系:W=W0(V/3.5~4.5),其中,W为乳化剂的质量,W0为引发剂的质量,V为聚合物种子的体积,所述磷酸钙悬浮液的滴加速度为0.2~3ml/min,所述乳化剂的滴加速度为1~3ml/min,所述引发剂的滴加速度为2~5ml/min,保持温度在60~80℃下恒温反应60-240分钟后洗涤、干燥后形成高分子-羟基磷灰石微球;
(4)将所述高分子-羟基磷灰石微球经高温煅烧得到多孔羟基磷灰石微球,其中高温煅烧的温度为300~500℃,后保温为0.8~2h,升温速率3~6℃/min。
实施例二
(1)在溶剂中引入钙源和磷源,形成磷酸钙悬浮液;
(2)将聚合物种子加入含有乙醇/水的分散体系中,形成均匀分散的种子悬浮液,其中聚合物种子的固体含量为7g/L;
(3)将所述磷酸钙悬浮液加入所述种子悬浮液中,搅拌均匀,并逐渐添加乳化剂、引发剂,其中乳化剂和引发剂间满足以下比例关系:W=W0(V/3.5~4.5),其中,W为乳化剂的质量,W0为引发剂的质量,V为聚合物种子的体积,所述磷酸钙悬浮液的滴加速度为1.6ml/min,所述乳化剂的滴加速度为2ml/min,所述引发剂的滴加速度为3.5ml/min,保持温度在70℃下恒温反应150分钟后洗涤、干燥后形成高分子-羟基磷灰石微球;
将所述高分子-羟基磷灰石微球经高温煅烧得到多孔羟基磷灰石微球,其中高温煅烧的温度为400℃,后保温为1.6h,升温速率4.5℃/min。
实施例三
本发明公开了一种羟基磷灰石微球的制备方法,包括以下步骤:
(1)在100ml水中加入钙源和磷源,形成Ca4(PO4)2O悬浮液;
(2)选取聚苯乙烯种子(粒度10um,CV=3%)加入乙醇和水的体积比为1:1的乙醇/水分散体系中,形成均匀分散的种子悬浮液,其中聚苯乙烯种子的固体含量为5g/L;
(3)将所述Ca4(PO4)2O悬浮液加入所述种子悬浮液中,搅拌均匀,并逐渐添加十二烷基硫酸钠和过硫酸钾,其中,添加的十二烷基硫酸钠和过硫酸钾满足以下比例关系:W=W0(V/3.5~4.5),其中,W为乳化剂的质量,W0为引发剂的质量,V为聚合物种子的体积,其中,上述Ca4(PO4)2O悬浮液的滴加速度为0.2ml/min,上述十二烷基硫酸钠的滴加速度为1ml/min,上述过硫酸钾的滴加速度为2ml/min;保持温度在60℃下恒温反应60分钟后洗涤、干燥后形成高分子-羟基磷灰石微球;
(4)将上述高分子-羟基磷灰石微球经高温煅烧得到多孔羟基磷灰石微球,其中高温煅烧的温度为300℃,后保温0.8h,升温速度为3℃/min。
实施例四
本发明公开了一种羟基磷灰石微球的制备方法,包括以下步骤:
(1)在100ml水中加入钙源和磷源,形成Ca10(PO4)6(OH)2悬浮液;
(2)选取聚苯乙烯种子(粒度5um,CV=3%)加入乙醇和水的体积比为1:1的乙醇/水分散体系中,形成均匀分散的种子悬浮液,其中聚苯乙烯种子的固体含量为9g/L;
(3)将上述Ca10(PO4)6(OH)2悬浮液加入所述种子悬浮液中,搅拌均匀,并逐渐添加乳化剂、引发剂,其中乳化剂和引发剂间满足以下比例关系:W=W0(V/3.5~4.5),其中,W为乳化剂的质量,W0为引发剂的质量,V为聚合物种子的体积,所述磷酸钙悬浮液的滴加速度为3ml/min,所述乳化剂的滴加速度为3ml/min,所述引发剂的滴加速度为5ml/min,保持温度在80℃下恒温反应240分钟后洗涤、干燥后形成高分子-羟基磷灰石微球;
(4)将所述高分子-羟基磷灰石微球经高温煅烧得到多孔羟基磷灰石微球,其中高温煅烧的温度为500℃,后保温2h,升温速率6℃/min。
实施例五
(1)在100ml水中加入钙源和磷源,形成CaHPO4·2H2O悬浮液;
(2)将聚苯乙烯种子(粒度50um,CV=3%)加入含有乙醇/水的分散体系中,形成均匀分散的种子悬浮液,其中聚合物种子的固体含量为7g/L;
(3)将所述CaHPO4·2H2O悬浮液加入所述种子悬浮液中,搅拌均匀,并逐渐添加十二烷基苯磺酸钠、过硫酸铵,其中十二烷基苯磺酸钠和过硫酸铵间满足以下比例关系:W=W0(V/3.5~4.5),其中,W为十二烷基苯磺酸钠的质量,W0为过硫酸铵的质量,V为聚合物种子的体积,所述CaHPO4·2H2O悬浮液的滴加速度为1.6ml/min,所述乳化剂的滴加速度为2ml/min,所述引发剂的滴加速度为3.5ml/min,保持温度在70℃下恒温反应150分钟后洗涤、干燥后形成高分子-羟基磷灰石微球。
(4)将上述高分子-羟基磷灰石微球经高温煅烧得到多孔羟基磷灰石微球,其中高温煅烧的温度为400℃,后保温为1.9h,升温速率4.5℃/min。
产品表征
按照实施例三、实施例四和实施例五所述的制备方法分别制得多孔羟基磷灰石微球三、多孔羟基磷灰石微球四、多孔羟基磷灰石微球五对BSA静态吸附载量测试,具体为:
取上述实施例三制备的粒径大小12μm的多孔羟基磷灰石微球40mg,加入6mg BSA以及1.5mL去离子水,在摇床中旋转孵育12小时进行吸附,用紫外分光光度计测试280nm上清液的吸光度。最终获得120mg/g的蛋白吸附载量。
取上述实施例四制备的粒径大小5μm的多孔羟基磷灰石微球40mg,加入6mg BSA以及1.5mL去离子水,在摇床中旋转孵育12小时进行吸附,用紫外分光光度计测试280nm上清液的吸光度。最终获得100mg/g的蛋白吸附载量。
取上述实施例五制备的粒径大小50μm的多孔羟基磷灰石微球40mg,加入6mg BSA以及1.5mL去离子水,在摇床中旋转孵育12小时进行吸附,用紫外分光光度计测试280nm上清液的吸光度。最终获得180mg/g的蛋白吸附载量。
按照实施例三、实施例四和实施例五所述的制备方法分别制得多孔羟基磷灰石微球三、多孔羟基磷灰石微球四、多孔羟基磷灰石微球五做抗体纯化表征,具体为:
取上述实施例三制备的粒径大小12μm的多孔羟基磷灰石微球100mg,装填小柱,将20ml的羊血清过柱,先用20mm的磷酸盐溶液清洗,然后用200mm的磷酸盐溶液洗脱,可以将8mg的抗体和蛋白质完全分离,纯度达98%,收率达96%。
取上述实施例四制备的粒径大小5μm的多孔羟基磷灰石微球100mg,装填小柱,将20ml的羊血清过柱,先用20mm的磷酸盐溶液清洗,然后用200mm的磷酸盐溶液洗脱,可以将8mg的抗体和蛋白质完全分离,纯度达99%,收率达97%。
取上述实施例五制备的粒径大小50μm的多孔羟基磷灰石微球100mg,装填小柱,将20ml的羊血清过柱,先用20mm的磷酸盐溶液清洗,然后用200mm的磷酸盐溶液洗脱,可以将8mg的抗体和蛋白质完全分离,纯度达98%,收率达98%。
总而言之,本发明实施例制得的多孔羟基磷灰石微球的粒径大小、粒径分布情况及孔径大小受工艺参数:反应温度、滴加速度、试剂浓度等影响较小,反应调节容易控制,因此本发明方法适于大规模生产,且制得的单分散多孔羟基磷灰石微球的粒径灵活可控,均一度高。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种羟基磷灰石微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在溶剂中引入钙源和磷源,形成磷酸钙悬浮液;
(2)将聚合物种子加入含有乙醇/水的分散体系中,形成均匀分散的种子悬浮液,其中聚合物种子的固体含量为5~9g/L;
(3)将所述磷酸钙悬浮液加入所述种子悬浮液中,搅拌均匀,并逐渐添加乳化剂、引发剂,其中乳化剂和引发剂间满足以下比例关系:W=W0(V/3.5~4.5),其中,W为乳化剂的质量,W0为引发剂的质量,V为聚合物种子的体积,所述磷酸钙悬浮液的滴加速度为0.2~3ml/min,所述乳化剂的滴加速度为1~3ml/min,所述引发剂的滴加速度为2~5ml/min,保持温度在60~80℃下恒温反应60-240分钟后洗涤、干燥后形成高分子-羟基磷灰石微球;
(4)将所述高分子-羟基磷灰石微球经高温煅烧得到多孔羟基磷灰石微球,其中高温煅烧的温度为300~500℃,后保温0.8~2h,升温速率3~6℃/min。
2.如权利要求1所述的羟基磷灰石微球的制备方法,其特征在于,所述钙源为钙盐,所述磷源为磷盐。
3.如权利要求1或2所述的羟基磷灰石微球的制备方法,其特征在于,所述钙盐和磷盐中钙元素和磷元素的个数比为1~2。
4.如权利要求3所述的羟基磷灰石微球的制备方法,其特征在于,所述钙盐和磷盐中钙元素和磷元素的个数为1.67。
5.如权利要求1所述的羟基磷灰石微球的制备方法,其特征在于,所述聚合物种子为聚苯乙烯或苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。
6.如权利要求1所述的羟基磷灰石微球的制备方法,其特征在于,所述引发剂为水溶性引发剂,具体为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二氰基戊酸或亚硫酸氢钠的一种。
7.如权利要求1所述的羟基磷灰石微球的制备方法,其特征在于,所述乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基联苯醚二磺酸钠的一种。
8.一种羟基磷灰石微球,其特征在于,所述微球由权利要求1~7任一所述的羟基磷灰石微球的制备方法制得。
9.如权利要求1所述的羟基磷灰石微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在溶剂中引入钙源和磷源,形成磷酸钙悬浮液;
(2)将聚合物种子加入含有乙醇/水的分散体系中,形成均匀分散的种子悬浮液,其中聚合物种子的固体含量为7g/L;
(3)将所述磷酸钙悬浮液加入所述种子悬浮液中,搅拌均匀,并逐渐添加乳化剂、引发剂,其中乳化剂和引发剂间满足以下比例关系:W=W0(V/3.5~4.5),其中,W为乳化剂的质量,W0为引发剂的质量,V为聚合物种子的体积,所述磷酸钙的滴加速度为1.6ml/min,所述乳化剂的滴加速度为2ml/min,所述引发剂的滴加速度为3.5ml/min,保持温度在70℃下恒温反应150分钟后洗涤、干燥后形成高分子-羟基磷灰石微球;
(4)将所述高分子-羟基磷灰石微球经高温煅烧得到多孔羟基磷灰石微球,其中高温煅烧的温度为400℃,后保温为1.4h,升温速率4℃/min。
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