CN113526478A - 一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料、制备方法及应用 - Google Patents

一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料、制备方法及应用，制备方法包括将磷源溶于第一溶剂，以获得第一溶液；将钙源溶于第二溶剂，以获得第二溶液；将第二溶液加入第一溶液进行混合，形成混合溶液，其中，混合溶液中含有纳米磷酸钙离子簇材料。其优点在于，将含有磷源的甘油溶液与含有钙源的甘油溶液直接混合即可制备得到纳米磷酸钙离子簇材料，制备方法简单方便，无须额外的添加剂，减少原料种类和原料用量，大幅度降低生产成本；制备得到的纳米磷酸钙离子簇材料可以在甘油中稳定的存在，无团聚现象发生；使用的原料为水溶性磷酸盐、水溶性钙盐以及甘油溶液，无其他有毒性的物质参与，制备过程以及制备结果均无毒性。

Description

一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及牙齿修复技术领域，尤其涉及一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料、制备方法及应用。
背景技术
磷酸钙是构成人体骨骼或牙齿的主要无机成分，并赋予这些组织一定的稳定性、良好的力学硬度和生物学功能。由于其优良的生物相容性，磷酸钙材料被广泛用于人体硬组织的修复及其相关研究。
然而，目前常规的磷酸钙类材料尺寸大、活性低、很难渗透到组织内部或硬组织缺陷区，难以实现完美的矿化修复。因此，发展新型高活性的超小粒径的纳米磷酸钙材料对于整个生物矿化研究、仿生材料构建和人类的健康都具有重要价值。
尺寸小于10nm的超小磷酸钙离子簇是极具潜力的应用于牙科的生物活性材料。离子簇尺寸较小，可以快速渗透入到组织内部或吸附在自体硬组织表面，并转化为结晶态的羟基磷灰石。
然而，由于磷酸钙离子簇化学性质不稳定，在水相中易快速转变或发生团聚，难以稳定存在。为此一直以来，磷酸钙离子簇的稳定体系及其制备方案备受关注，如在乙醇、三乙胺等溶剂中可以制备或者稳定高活性的磷酸钙纳米离子簇，但这些溶剂生物相容性低，或具有一定毒性，导致其生物应用受到较大限制。
目前，针对相关技术中存在的纳米磷酸钙离子簇易团聚、有毒性、制备方法繁琐等问题，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的目的是针对现有技术中的不足，提供一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料、制备方法及应用，以至少解决相关技术中纳米磷酸钙离子簇易团聚、有毒性、制备方法繁琐的问题。
为实现上述目的，本申请采取的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料的制备方法，包括：
将磷源溶于第一溶剂，以获得第一溶液，其中，所述第一溶剂为甘油和/或水；
将钙源溶于第二溶剂，以获得第二溶液，其中，所述第二溶剂为甘油和/或水；
将所述第二溶液加入所述第一溶液进行混合，形成混合溶液，其中，所述混合溶液中含有纳米磷酸钙离子簇材料，所述纳米磷酸钙离子簇材料在甘油溶液中稳定，所述纳米磷酸钙离子簇材料的平均粒径小于等于10nm；
其中，在所述混合溶液中，甘油与水的体积比大于4：1；
其中，所述磷源为磷酸根离子，所述钙源为钙离子；
其中，在所述混合溶液中，磷元素的浓度小于等于10mol/L，钙元素的浓度小于等于10mol/L，钙元素与磷元素的摩尔比为0.1～10：1。
在其中的一些实施例中，还包括：
去除所述混合溶液的杂质，以获得甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
在其中的一些实施例中，去除所述混合溶液的杂质的方法包括：
高速离心方法；和/或，层析方法；和/或，透析方法。
在其中的一些实施例中，钙元素与磷元素的摩尔比为0.5～2：1。
在其中的一些实施例中，所述纳米磷酸钙离子簇材料的平均粒径小于等于5nm。
在其中的一些实施例中，所述磷源为磷酸、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐中的一种或几种的组合。
在其中的一些实施例中，所述磷源为磷酸、磷酸氢钠、磷酸钠、磷酸二氢钠中的一种或几种的组合。
在其中的一些实施例中，所述钙源为氯化钙、硝酸钙、氯酸钙、次氯酸钙、高氯酸钙、碳酸氢钙、硫酸氢钙、亚硫酸氢钙、高锰酸钙、碘化钙、溴化钙中的一种或几种的组合。
在其中的一些实施例中，将所述第二溶液加入所述第一溶液进行混合的方法包括：
搅拌方法；和/或，超声方法；和/或，涡旋振荡方法。
在其中的一些实施例中，搅拌方法包括：
搅拌时间大于1s，搅拌速度为40～10000转/min。
在其中的一些实施例中，将所述第二溶液加入所述第一溶液的滴加速度为0.1～10000ml/min。
在其中的一些实施例中，将所述第二溶液加入所述第一溶液混合的温度为0～100℃。
第二方面，本发明提供一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料，由第一方面的制备方法制备得到，包括磷酸钙和甘油，其中，磷酸钙以磷酸钙离子簇的形式存在；
其中，磷酸钙与甘油的质量比为1：5～50：1。
在其中的一些实施例中，还包括水，水与甘油的质量比小于等于10：1。
在其中的一些实施例中，甘油存在于磷酸钙离子簇的内部和/或外表面，并且甘油与磷酸钙离子簇紧密结合。
第三方面，本发明提供一种如第二方面所述的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料在修复牙齿、骨组织的应用。
相比于相关技术，本申请实施例提供的一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料、制备方法及应用，将含有磷源的甘油溶液与含有钙源的甘油溶液直接混合即可制备得到纳米磷酸钙离子簇材料，制备方法简单方便，无须额外的添加剂，减少原料种类和原料用量，大幅度降低生产成本；制备得到的纳米磷酸钙离子簇材料可以在甘油中稳定的存在，无团聚现象发生；使用的原料为水溶性磷酸盐、水溶性钙盐以及甘油溶液，无其他有毒性的物质参与，制备过程以及制备结果均无毒性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本发明的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料的透射电镜图；
图2是本发明的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料的X射线衍射谱图；
图3是本发明的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料的红外光谱图；
图4A是受腐蚀牙齿硬组织表面的扫描电镜图；
图4B是涂覆本发明的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料1h的受腐蚀牙齿硬组织表面的扫描电镜图；
图4C是涂覆本发明的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料24h的受腐蚀牙齿硬组织表面的扫描电镜图；
图4D是涂覆普通磷酸钙24h的受腐蚀牙齿硬组织表面的扫描电镜图；
图4E是涂覆本发明的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料24h的受腐蚀牙齿硬组织的维氏硬度示意图；
图5A是暴露牙本质小管的牙齿表面的扫描电镜图；
图5B是涂覆本发明的纳米磷酸钙离子簇材料24h的暴露牙本质小管的牙齿表面的扫描电镜图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
实施例1
本实施例为本发明的示意性实施例，涉及甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料、制备方法及其应用。
一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料的制备方法，包括：
步骤S102、将磷源溶于第一溶剂，以获得第一溶液，其中，第一溶剂为甘油和/或水；
步骤S104、将钙源溶于第二溶剂，以获得第二溶液，其中，第二溶剂为甘油和/或水；
步骤S106、将第二溶液加入第一溶液进行混合，形成混合溶液。
其中，在混合溶液中，甘油与水的体积比大于4：1。
其中，混合溶液中含有纳米磷酸钙离子簇材料，纳米磷酸钙离子簇材料在甘油溶液中稳定，纳米磷酸钙离子簇材料的平均粒径小于等于10nm。
其中，磷源为磷酸根离子，钙源为钙离子。
其中，在混合溶液中，磷元素的浓度小于等于10mol/L，钙元素的浓度小于等于10mol/L，钙元素与磷元素的摩尔比为0.1～10：1。
在其中的一些实施例中，甘油溶液可以为纯甘油溶液，即甘油的质量百分比为100％；也可以为含有水的甘油溶液，即甘油的质量百分比小于100％。
优选地，纳米磷酸钙离子簇材料的平均粒径小于等于8nm；更优选地，纳米磷酸钙离子簇材料的平均粒径小于等于6nm；最优选地，纳米磷酸钙离子簇材料的平均粒径小于等于5nm。
在其中的一些实施例中，磷源为磷酸、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐中的一种或几种的组合。
在其中的一些实施例中，磷源为磷酸、磷酸氢钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸三钠中的一种或几种的组合。
在其中的一些实施例中，钙源为氯化钙、硝酸钙、氯酸钙、次氯酸钙、高氯酸钙、碳酸氢钙、硫酸氢钙、亚硫酸氢钙、高锰酸钙、碘化钙、溴化钙中的一种或几种的组合。
优选地，在混合溶液中，磷元素的浓度小于等于8mol/L，钙元素的浓度小于等于8mol/L；更优选地，在混合溶液中，磷元素的浓度小于等于6mol/L，钙元素的浓度小于等于6mol/L；更优选地，在混合溶液中，磷元素的浓度小于等于5mol/L，钙元素的浓度小于等于5mol/L。
优选地，钙元素与磷元素的摩尔比为0.2～8：1；更优选地，钙元素与磷元素的摩尔比为0.3～6：1；更优选地，钙元素与磷元素的摩尔比为0.4～4.5：1；最优选地，钙元素与磷元素的摩尔比为0.5～2：1。
在其中的一些实施例中，将第二溶液加入第一溶液进行混合的方法包括：
搅拌方法；和/或，超声方法；和/或，涡旋振荡方法。
在其中的一些实施例中，搅拌方法包括：
搅拌时间大于1s，搅拌速度为40～10000转/min。
在其中的一些实施例中，将第二溶液加入第一溶液的滴加速度为0.1～10000ml/min。
在其中的一些实施例中，将第二溶液加入第一溶液混合的温度为0～100℃。
优选地，将第二溶液加入第一溶液混合的温度为5～60℃；更优选地，将第二溶液加入第一溶液混合的温度为10～50℃；更优选地，将第二溶液加入第一溶液混合的温度为15～45℃；更优选地，将第二溶液加入第一溶液混合的温度为20～40℃；更优选地，将第二溶液加入第一溶液混合的温度为25℃～38℃。
进一步地，该制备方法还包括：
步骤S108、去除混合溶液的杂质，以获得甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
在步骤S108中，去除的杂质为磷源与钙源反应后的非磷酸钙的水溶性无机盐。
具体地，杂质包括但不限于氯化钠、硝酸钠、次氯酸钠、碳酸氢钠、硫酸氢钠等。此外，杂质也可以包括没有反应的磷源和钙源。
在其中的一些实施例中，去除混合溶液的杂质的方法包括：
高速离心方法；和/或，层析方法；和/或，透析方法。
其中，在高速离心方法中，离心转速为5000～20000rpm。
其中，层析方法包括但不限于凝胶色谱、薄层色谱、离子交换色谱、吸附色谱、分配色谱。
在本实施例中，在步骤S106中，混合溶液可以直接使用(即不去除杂质的情况下使用)，也可以去除杂质后使用。其原因在于，未反应的磷源、钙源以及反应生成的可溶性无机盐均是无毒性的水溶性物质，在实际使用时，上述物质均可被水溶液溶解，并随水溶液的流动而流动，不会产生沉积、吸附等作用。
对于制备得到的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料，其包括磷酸钙和甘油，且磷酸钙以磷酸钙离子簇的形式存在，其中，磷酸钙与甘油的质量比为1：5～50：1。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料可以是含有杂质的，也可以是不含有杂质的。
优选地，纳米磷酸钙离子簇材料为不含杂质的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，甘油存在于磷酸钙离子簇的内部和/或外表面，并且甘油与磷酸钙离子簇紧密结合。
具体地，如图1所示，纳米磷酸钙离子簇材料在甘油中具有高分散性，无团聚现象。如图2所示，纳米磷酸钙离子簇材料呈无定形相。如图3所示，纳米磷酸钙离子簇材料包括磷酸钙、甘油以及水。上述三种表征方式相互结合说明了磷酸钙离子簇材料在甘油中稳定存在，无团聚现象发生，且甘油与磷酸钙离子簇相互紧密结合。
在其中的一些实施例中，甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料还包括水，其中，水与甘油的比例小于等于10：1。
对于上述甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料，其可以应用于修复牙齿硬组织。
具体地，甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料，可以作为单一成分进行使用，也可以与其他成分相互配合使用。
如图4A～4C所示，将本发明制备得到的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料涂覆于牙齿硬组织的表面。与图4A相比，在短时间内(图4B)即可获得良好的修复结果，能够填充受腐蚀牙齿硬组织表面产生的缝隙、沟壑，并产生矿化层，避免受腐蚀牙齿硬组织表面进一步被腐蚀；在长时间内(图4C)，涂覆后的牙齿硬组织表面产生致密的羟基磷灰石纳米棒矿化层，有效修复牙釉质。
如图4D所示，作为对照组，使用普通磷酸钙涂覆牙齿硬组织的表面，在长时间内，受腐蚀牙齿硬组织仍然有明显的缝隙和沟壑，即普通磷酸钙不能有效修复受腐蚀的牙釉质。
如图4E所示，将本发明制备得到的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料涂覆于牙齿硬组织的表面修复24小时后，其硬度显著得到恢复。
如图5A～5B所示，将本发明制备得到的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料涂覆于受腐蚀而暴露牙本质小管的牙齿表面。与图5A相比，在短时间内(图5B)即可产生致密的矿化层，覆盖牙本质小管，从而获得良好的修复结果。
本发明的优点在于，将含有磷源的甘油溶液与含有钙源的甘油溶液直接混合即可制备得到纳米磷酸钙离子簇材料，制备方法简单方便，无须额外的添加剂，减少原料种类和原料用量，大幅度降低生产成本；制备得到的纳米磷酸钙离子簇材料可以在甘油中稳定的存在，无团聚现象发生；使用的原料为水溶性磷酸盐、水溶性钙盐以及甘油溶液，无其他有毒性的物质参与，制备过程以及制备结果均无毒性。
实施例2
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在60℃、磁力搅拌器的充分搅拌下(转速2000～3000转/min)，向22ml甘油+3mL水的混合溶剂中加入1mmol磷酸三钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在3mL甘油+2ml水的甘油溶剂中加入1.5mmol无水氯化钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～10min，转速在4000～5000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于5nm。
实施例3
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在60℃、磁力搅拌器的充分搅拌下(转速2000～3000转/min)，向25ml甘油中加入5mmol磷酸三钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在5ml水中加入7.5mmol无水氯化钙配制第二溶液；
常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～10min，转速在4000～5000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于6nm。
实施例4
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在40℃、磁力搅拌器的充分搅拌下(转速2000～3000转/min)，向25ml甘油中加入1mmol磷酸二氢钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在3ml水中加入1.5mmol无水氯化钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～10min，转速在4000～5000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于4nm。
实施例5
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在60℃、磁力搅拌器的充分搅拌下(转速2000～3000转/min)，向25ml甘油中加入1mmol磷酸二氢钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在2ml水中加入1.5mmol无水氯化钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～10min，转速在4000～5000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于5nm。
实施例6
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在60℃、磁力搅拌器的充分搅拌下(转速2000～3000转/min)，向25ml甘油中加入0.5mmol磷酸三钠、0.5mmol磷酸二氢钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在5ml水加入1.5mmol无水氯化钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～10min，转速在4000～5000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于5nm。
实施例7
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在60℃、磁力搅拌器的充分搅拌下(转速2000～3000转/min)，向25ml甘油中加入5mmol磷酸三钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在5ml甘油中加入7.5mmol无水氯化钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～10min，转速在4000～5000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于5nm。
实施例8
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在60℃、磁力搅拌器的充分搅拌下(转速2000～3000转/min)，向25ml甘油中加入5mmol十二水合磷酸氢二钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在5ml甘油中加入7.5mmol无水氯化钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～10min，转速在4000～5000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于5nm。
实施例9
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在50℃、超声的作用下，向50ml甘油中加入5mmol磷酸氢钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在10ml甘油中加入10mmol无水氯化钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在1～5min，转速在3000～4000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于8nm。
实施例10
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在30℃、超声的作用下，向40ml甘油+10mL水的混合溶剂中加入2mmol磷酸氢钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在8ml甘油+2ml水的混合溶剂中加入1mmol无水氯化钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在10～15min，转速在5000～6000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于10nm。
实施例11
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在32℃、涡旋振荡的作用下，向38ml甘油+12mL水的混合溶剂中加入3mmol磷酸二氢钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在5ml甘油+5ml水的混合溶剂中加入30mmol无水氯化钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在15～20min，转速在4000～6000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于10nm。
实施例12
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在35℃、超声的作用下，向32ml甘油+18mL水的混合溶剂中加入4mmol磷酸三钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在4ml甘油+6ml水的混合溶剂中加入32mmol无水硝酸钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在10～15min，转速在3000～5000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于9nm。
实施例13
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在25℃、磁力搅拌器的作用下，向20ml甘油+5mL水的混合溶剂中加入1mmol磷酸三钠、1mmol磷酸钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在5ml甘油中加入15mmol无水碳酸氢钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～10min，转速在5000～6000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于7nm。
实施例14
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在20℃、超声的作用下，向15ml甘油+10mL水的混合溶剂中加入2mmol磷酸二氢钠、1mmol磷酸钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在5ml甘油中加入15mmol无水硝酸钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在25～30min，转速在5000～7000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于6nm。
实施例15
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在15℃、涡旋振荡的作用下，向25ml甘油+25mL水的混合溶剂中加入2mmol磷酸二氢钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在3ml甘油+7ml水的混合溶剂中加入8mmol无水碳酸轻钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在25～30min，转速在5000～7000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于8nm。
实施例16
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在37℃、磁力搅拌器的作用下，向20ml甘油+30mL水的混合溶剂中加入3mmol磷酸钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在10ml甘油中加入7.5mmol无水次氯酸钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～15min，转速在2000～4000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于7nm。
实施例17
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在37℃、超声的作用下，向50ml甘油中加入2mmol磷酸二氢钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在10ml水中加入2mmol无水亚硫酸氢钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～15min，转速在3000～4000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于5nm。
实施例18
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在37℃、涡旋振荡的作用下，向50ml甘油中加入5mmol磷酸三钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在5ml甘油+5ml水的混合溶剂中加入1mmol无水氯化钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～15min，转速在3000～4000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于5nm。
实施例19
本实施例为本发明的一个具体实施例。
在37℃、磁力搅拌的作用下，向40ml甘油+10ml水的混合溶剂中加入2mmol磷酸二氢钠作为第一溶液，待完全溶解后冷却至室温；
在10ml甘油中加入0.2mmol无水硝酸钙配制第二溶液；
在常温磁力搅拌器的充分搅拌下，将第二溶液慢速逐滴加入到第一溶液中，搅拌时间在5～15min，转速在2000～3000转/min，得到甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
其中，纳米磷酸钙离子簇材料的直径小于8nm。
实施例20
本实施例为本发明与相关技术中的磷酸钙材料在修复牙齿硬组织中的对照实验。
用金刚石切割机切取牙冠唇颊面中心5×5×3mm的牙釉质块。树脂包埋后露出釉质界面，并使用800～2000#砂纸逐步抛光，在乙醇清洗洁净后晾干。再用37％的磷酸酸蚀60s后用去离子水清洗并在空气中干燥备用。
将实施例2制备的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料以及相关技术中的磷酸钙材料分别涂覆于酸蚀好的釉质界面，静置10分钟；将待修复牙釉质样品浸泡于模拟唾液中；浸泡模拟唾液的样品放置在37℃恒温烘箱中24小时后取出；在流水下冲洗1分钟，去除釉质界面修复层上的杂质后晾干。
如图4A～图4C所示，与釉质酸蚀后的初始界面相比，涂覆本发明的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料的牙釉质表面在1h左右即可形成较为致密的羟基磷灰石修复层，微观单元为直径约为20nm的纳米羟基磷灰石棒；24h后修复层更加平整致密。
如图4D所示，与之对照，普通磷酸钙不能有效修复受腐蚀的牙釉质。
如图4E所示，与未腐蚀样品和腐蚀样品对照，涂覆本发明的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料的牙釉质24小时后，其硬度显著得到恢复。
实施例21
本实施例为本发明与相关技术中的修复材料在修复牙齿硬组织中的对照实验。
用金刚石切割机切取牙齿冠部髓室上方1mm的牙本质片,用10％乙二胺四乙酸溶液浸泡5分钟，再超声10分钟，去离子水洗涤，得到暴露小管的牙本质样品。
将实施例2制备的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料涂覆于酸蚀好的釉质界面，将待修复牙釉质样品浸泡于模拟唾液中；浸泡模拟唾液的样品放置在37℃恒温烘箱中24小时后取出；在流水下冲洗1分钟，去除釉质界面修复层上的杂质后晾干。
如图5A-5B所示，处理前的样品清晰地暴露了牙本质小管(图5A)；但用制备的矿化甘油凝胶处理后的样品表面在短时间内(图5B)即可产生致密的矿化层，覆盖牙本质小管，从而获得良好的修复结果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料的制备方法，其特征在于，包括：
将磷源溶于第一溶剂，以获得第一溶液，其中，所述第一溶剂为甘油和/或水；
将钙源溶于第二溶剂，以获得第二溶液，其中，所述第二溶剂为甘油和/或水；
将所述第二溶液加入所述第一溶液进行混合，形成混合溶液，其中，所述混合溶液中含有纳米磷酸钙离子簇材料，所述纳米磷酸钙离子簇材料在甘油溶液中稳定，所述纳米磷酸钙离子簇材料的平均粒径小于等于10nm；
其中，在所述混合溶液中，甘油与水的体积比大于4：1；
其中，所述磷源为磷酸根离子，所述钙源为钙离子；
其中，在所述混合溶液中，磷元素的浓度小于等于10mol/L，钙元素的浓度小于等于10mol/L，钙元素与磷元素的摩尔比为0.1～10：1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：
去除所述混合溶液的杂质，以获得甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，去除所述混合溶液的杂质的方法包括：
高速离心方法；和/或，层析方法；和/或，透析方法。
4.根据权利要求1～3任一所述的制备方法，其特征在于，钙元素与磷元素的摩尔比为0.5～2：1。
5.根据权利要求1～4任一所述的制备方法，其特征在于，所述纳米磷酸钙离子簇材料的平均粒径小于等于5nm。
6.根据权利要求1～5任一所述的制备方法，其特征在于，所述磷源为磷酸、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐中的一种或几种的组合。
7.一种甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料，由权利要求1～6任一所述的制备方法制备得到，其特征在于，包括磷酸钙和甘油，其中，磷酸钙以磷酸钙离子簇的形式存在；
其中，磷酸钙与甘油的质量比为1：5～50：1。
8.根据权利要求7所述的纳米磷酸钙离子簇材料，其特征在于，还包括水，水与甘油的质量比小于等于10：1。
9.根据权利要求7或8所述的纳米磷酸钙离子簇材料，其特征在于，甘油存在于磷酸钙离子簇的内部和/或外表面，并且甘油与磷酸钙离子簇紧密结合。
10.一种如权利要求7～9任一所述的甘油稳定的纳米磷酸钙离子簇材料在修复牙齿、骨组织的应用。
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