CN1997589A - 合成的纳米晶体磷酸钙及其制备方法 - Google Patents

合成的纳米晶体磷酸钙及其制备方法 Download PDF

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Abstract

描述了具有在150m2/g至300m2/g范围内的比表面积的合成的纳米晶体磷酸钙，尤其是羟基磷灰石。纳米晶体磷酸钙可以是粉末形式或者在表面上的涂层形式。还描述了制备纳米晶体磷酸钙粉末或涂层的方法。该方法包括在钙、磷和表面活性剂的水溶液中形成液晶相，将该相置于氨气氛中，以便形成纳米晶体，随后或者用溶剂除去表面活性剂并回收纳米晶体以获得粉末，或者用疏水有机溶剂稀释氨处理的液晶相，以在水中形成纳米晶体的微乳液，将物体的涂覆有氧化物层的表面浸入微乳液，或者可替换地将液晶相的氨处理步骤保留到物体表面浸入微乳液之后，随后从表面除去有机溶剂和表面活性剂，得到涂层。

Description

合成的纳米晶体磷酸钙及其制备方法
本发明涉及合成的晶体磷酸钙，尤其是羟基磷灰石，其具有150m2/g-300m2/g的比表面积，并且涉及制备纳米晶体磷酸钙，尤其是羟基磷灰石，的粉末或涂层的方法。
发明背景
存在大量区系(flora)的能移植入体内的不同生物材料。根据它们在体内的活性，可将它们分为生物惰性、可再吸收的或生物活性的材料。当生物惰性材料与活组织接触时，在某种意义上被看作外来物。身体用薄组织封装该物体，由此将物体机械地固定在体内。典型的生物惰性材料是陶瓷，例如氧化铝和氧化锆以及不同的不能生物降解的聚合物。生物可再吸收的材料，例如磷酸三钙、硫酸钙以及生物可降解的聚合物，用于替换被破坏的组织。它们最终溶解并被身体组织代替。生物活性材料包括例如羟基磷灰石和一些玻璃以及玻璃陶瓷，其特征在于它们具有引发生物响应的能力，导致与活组织的化学和生物学结合。
骨整合，意指用于体内硬组织的修补或替换的植入体同周围生物组织也就是骨的整合性，对于移植手术的成功而言是决定性的。骨整合不足可能导致植入体脱离。现有几种实现优良骨整合的方法，例如，a)植入体设计，如在牙种植螺纹体上的螺纹间距(Wennerberg，A.，et al.，“Design And Surface CharacteristicsOf 13 Commercially Available Oral Implant Systems，”International Journal of Oral &Maxillofacial Implants，vol.8，No.6，pp.622-623(1993)；Wennerberg A，AlbrektssonT. Lausmaa J.Torque and histomorphometric evaluation ofc.p.titanium screws blastedwith 25-and 75-microns-sized particles of A1 203.J Biomed Mater Res 1996；30：251-260，和Branemark等的美国专利4,330,891)，b)调整植入体表面形貌(Larsson等，US 6,689,170“Implant element”)，c)选择正确的表面化学(Ellingsen等，US5,571，188“Process for treating a metallic surgical implant”)(RG.T Geesink，Clin.Orthop.261(1990)39-58；J.A.Jansen，et al.，Mater.Res.，25(1991)973-989；T.W.Bauer，et al.，Bone Join Surg.，73A(1991)1439-1452；Rashmir-Raven AM，Richardson DC，Aberman HM，DeYoung DJ.Fhe response of cancellous and corticalcanine bone to hydroxyapatite-coated and uncoated titanium rods.J Appl Biomater1995，6：237-242.)，或者是生物惰性的、可再吸收的或生物活性的，以及d)在a)至c)中的两个或全部三个的组合。研究骨整合及其机理的驱动力在于，接受移植手术的患者通常不得不经历很长的康复期。例如牙齿的钛种植，在能够施加外部负载以前，根据患者以及在口腔中的位置，通常需要3至6个月的康复时间。
在动物和人体内，羟基磷灰石，HA，Ca10(PO4)6(OH)2是主要矿物成份之一，并且它为骨骼和牙齿提供硬度和强度。在体内，HA以具有针状结构的小晶体形态存在( Lowenstam，H.A.，and Weiner，S.On biomineralization，OxfordUniversity Press，New York 1989.)。针状物大概1-2nm厚、2-4nm宽以及20-40nm长。HA用于例如经皮器械、牙周治疗、牙槽嵴增高术、矫形术、上颌面外科、耳鼻喉科以及脊柱外科(Hench(1991)J.Am.Cer.Soc.74：1487)，但它最广泛地应用于矫形术和牙种植应用。
遗感地，由于机械可靠性低，尤其在潮湿环境下，HA不能用于独自承担重载荷的应用(Synthesis and characterization of nano-HA/PA66 composites MieHuang，Jianqing Feng，Jianxin Wang，Xingdong Zhang，Yubao Li，Yonggang YanJournal of Materials Science：Materials in Medicine 14(2003)655-660)。在体内，HA被结合到另一“更软”组织内，从而形成复合材料。例如人类牙齿是由使牙齿抗裂能力强的胶原和HA的混合物构成。如今，合成羟基磷灰石最广泛的用途是作为钛植入体的涂层。这用来增强植入体与周围组织之间的结合，并使结合(骨整合)尽可能地好且快。在此应用中，同时利用了钛的强度和羟基磷灰石的生物相容性。根据研究，即使HA具有生物活性效应，HA的应用仍存在众多问题。问题主要涉及HA薄膜在二氧化钛表面的粘附。粘附差将导致HA薄膜从植入体上剥离，这进而可能导致整个手术失败。此外，已经发生过和HA结晶度有关的问题，当其出现在活组织中时，导致薄膜溶解(Wolke J.G.C，GrootK，Jansen J.A，“In vivo dissolution behaviour of variotus RF magnetron sputtered Ca-Pcoatings”，J.Biomed.Mater.Res.39(4)：524-530 Mar 15 1998.)。
近年来，研究成果提高了人们对HA作为生物活性物质的兴趣，并导致其用作植入体上的涂层及其它应用。已投入巨大的努力发展新路线或改进老方法，以生产出由HA制成的更可靠的产品。一种非常有前途的方法是制备纳米粒子形式的羟基磷灰石。这是由于它们的低温烧结能力、它们更高的比表面积，以及它们在烧结时提供更坚固的成品。
存在多种技术用于制备纳米尺寸的HA和类似材料。这些技术包括利用低浓度盐溶液的受控化学沉淀法、气相沉积技术(化学的和物理的)、由气相冷凝以及不同模版技术(生物的和合成的)。在合成方法中，已经成功应用表面活性剂自组装，特别是微乳液，其中表面活性剂形成用作微反应器以制备HA小颗粒的小水滴(Susmita Bose et.al.，Chem.Mater.2003(15)44644469；Koumoulidis GC，Katsoulidis AP，Ladavos AK，Pomonis PJ，Trapalis CC，SdoukosAT，Vaimakis TC，Journal of Colloid and Interface Science 259(2)：254-260 Mar 15，2003；Lim GK，Wang J，Ng SC，Gan LM Journal of Materials Chemistry，9(7)：1635-1639 Jul 1999)。然而，存在着有关尺寸和形貌控制以及产品产量低的问题。因此，需要可靠的技术用于生产形貌上纯正的合成纳米晶体磷酸钙，尤其是羟基磷灰石。
存在多种用于将HA薄膜施加到植入体上的方法。例如：a)热等离子喷涂。在等离子喷涂过程中，通过使电弧通过混合气流产生等离子。这导致HA原料部分熔融，接着其以相对高的速率喷发，撞击待涂覆物体的外表面。此处理引起局部高温，因此通过产生其它多晶型物以及局部非晶态HA，影响HA结晶度。此非晶态HA在体内具有溶解的趋势，引起更差的骨整合。此外，HA层是相对厚的(最小10μm)，引出关于与植入体的粘合性的问题(Cheang，P；Khor，K.A.Biomaterials 1996，17，537；Groot，K.d.；Geesink，R.；Klein，C.；Serekian，P L.Biomedical.Mater.Res.1987，21，1375；Story，B.；Burgess，A.Prostheticimplants coated with hydroxylapatite and process for treating prosthetic implantsplasma-sprayed with hydroxylapatite；S.Calcitek：US，1998；和Zyman，Z.；Weng，J.；Liu，X.；Zhang，X.；Ma，Z.Biomaterials 1993，14，225.)。b)溅射法，其在费用上相对高，并且由于它们的低效率而不实用(Massaro C，Baker MA，Cosentino F，Ramires PA，Klose S，Milella E，Surface and biological evaluation of hydroxyapatite-based coatings on titanium deposited by different techniques.Journal of BiomedicalMaterials Research，58(6)：651-657 Dec 5，2001)。C)将电化学运用于在基底上生长晶体的电化学方法。此技术有形成可能使涂层膜裂开和破裂的气体的问题。在文献中还描述了几项其它技术，但如今仅有等离子喷涂技术被商业应用。上述和其它未描述的技术的应用存在大量问题，特别是由于仅能够施加厚的涂层(数μm)，导致与基底粘合有关的问题，以及涂覆具有复杂形状的物体的问题。几项已使用的或已试验过的技术同样出现局部高温，产生非晶态HA而不是所需的晶体磷灰石形态。这需要用于在表面上沉积HA的新涂覆方法。一项有前途的技术是所谓的浸涂技术，其中将基底浸入由粒子分散体组成的溶液中。对此项技术的应用已做了一些研究，但有关制备适宜溶胶的问题导致出现了与基底粘合以及薄膜不连贯相关的问题。
发明简述
本发明提供高结晶度纳米尺寸磷灰石，尤其是粉末形式或在表面上涂层形式的羟基磷灰石。通过应用下面将详细描述的本发明的方法，可以在物体例如植入体上施加薄、洁净且高结晶度的磷灰石，即磷酸钙，例如羟基磷灰石涂层。
本发明能够用于形成数种产品，其中采用小颗粒是有利的。进一步地，本发明提供一种在金属或非金属基底的表面上易于沉积的溶液。存在于溶液中的纳米粒子静电粘附在基底上，因此为了使对表面的粘附最大化，基底应当优选具有氧化物层。这导致由相当薄的(例如150nm或更小)结晶磷灰石层组成的表面，其能被涂敷而与基底形状无关。进一步地，本发明提供能够遵循基底表面粗糙度的磷灰石层，从而有可能将表面结构和磷灰石涂层结合起来，这在骨整合上是极重要的。
根据材料科学，烧结时，材料的强度随着粒子尺寸的减小而增加。(参考：A.A.Griffith，“The phenomena of rupture and flow in solids”，Phil.Trans.Roy.Soc.London，Ser.A.221[4]163-198(1920-1921))。与常规HA制备的材料相比，当烧结纳米尺寸的磷酸钙粉末时，将产生更高强度的材料。这使制备完全由HA组成的高强度植入体成为可能。细晶尺寸还提供了在固体基底上制备极薄HA层的可能性。进一步地，当用羟基磷灰石纳米晶体增加由金属或非金属制成的植入体的表面积以及提供生物活性表面时，在表面上涂层形式的羟基磷灰石纳米晶体是有利的。这将导致更快且更可控的骨整合。
据我们所知，本发明的合成羟基磷灰石纳米晶体具有现存的最高比表面积。它们与存在于生物体中的HA粒子类似，这使它们非常适宜对人体组织进行生物仿生，用于制备身体植入体。因此，本发明的HA适于沉积在植入体的表面，为植入体提供高生物活性表面，以便在初始康复阶段刺激骨骼生长。例如，人类牙齿由嵌在蛋白质聚合物胶原基质中的、由HA组成的纳米颗粒形成，赋予牙齿优良的机械强度和稳定性。
附图描述
图1显示本发明羟基磷灰石晶体的透射电子显微(TEM)图像。标尺＝100nm。
图2显示涂覆有本发明羟基磷灰石的金属表面的扫描电子显微(SEM)图像。如图所见，本发明羟基磷灰石层遵循金属表面形貌。标尺＝10μm。
图3显示在玻璃表面上的本发明羟基磷灰石层的SEM图像。标尺＝1μm。
图4显示具有220m2/g比表面积的HA粉末的X-射线衍射图。
发明详述
本发明的第一方面涉及合成的纳米晶体磷酸钙，其具有通过BET法(S.Brunauer，P H.Emmet，E.TeHer，J.Am.Chem.Soc.1938，60，309-319)测得的在150m2/g至300m2/g范围内的比表面积，例如180m2/g至280m2/g。
晶体具有1-10nm的平均颗粒尺寸，例如2-10nm，且优选直径为1-5nm及长度为2040，其可以通过图1中的TEM图像估计。
在本发明合成纳米晶体磷酸钙的优选实施方案中，磷酸钙是羟基磷灰石。
在本发明合成纳米晶体磷酸钙的另一实施方案中，比表面积选自180m2/g、220m2/g和280m2/g。
根据本发明的合成纳米晶体磷酸钙可以是粉末形式或在表面上的涂层形式，例如金属表面，如钛表面。
在表面上涂层形式的合成纳米晶体磷酸钙的实施方案中，涂层具有小于或等于150nm的厚度，例如小于或等于100nm。
在本发明合成纳米晶体磷酸钙的又一实施方案中，钙与磷的比率是1.67。
本发明的第二方面涉及纳米晶体磷酸钙的粉末或涂层的制备方法，包括步骤：
a)提供水和化学计量溶解量的磷前体和钙盐前体的溶液，
b)向a)的溶液中添加表面活性剂和任选的疏水有机溶剂以产生液晶相，
c)使液晶相达到平衡，以及
d)将平衡的液晶相置于氨气氛中以提高pH值，以便在液晶相的水域中形成磷酸钙纳米晶体，
在环境温度下进行a)-d)步骤，
随后
或者
e1)用溶剂从d)中氨处理的液晶相中除去表面活性剂，以及
f)过滤、清洗及干燥磷酸钙纳米晶体以得到粉末，
或者
e2)用疏水有机溶剂稀释d)中氨处理的液晶相，以在水中形成磷酸钙纳米晶体的微乳液，
f2)将物体的氧化物层涂覆的表面浸入e2)的微乳液中，使微乳液沉积到该表面上，
g2)从f2)的表面蒸发有机溶剂，以得到纳米晶体磷酸钙的涂层，以及
h2)在惰性气氛下加热，以除去表面活性剂，
或者可替换地
省略步骤d)，以及
e3)用疏水有机溶剂稀释c)的液晶相，以产生微乳液，
f3)将物体的氧化物层涂覆的表面浸入e3)的微乳液中，使微乳液沉积到该表面上，
g3)从f3)的表面蒸发有机溶剂以形成液晶相，其中溶解的前体位于该水域中，以及
h3)将g3)表面置于氨气氛中以提高pH值，以致在液晶相的水域中形成磷酸钙纳米晶体，并沉积在表面上，随后
i2)在惰性气氛下加热，以除去表面活性剂。
在实施方案中，在a)中的化学计量溶解量是水溶解的量，但是在一些其中磷前体不溶于水，例如亚磷酸三乙酯或丙酸钙，的其它实施方案中，溶解量分别是表面活性剂溶解的或油溶解的。
在本优选实施方案中，在b)中的表面活性剂是非离子表面活性剂。
通过本发明的方法，尽管当前优选范围是150m2/g至300m2/g，但能够制备具有在50m2/g至300m2/g范围内的比表面的纳米晶体磷酸钙。
在本发明方法的实施方案中，f2)或f3)的氧化物层涂覆的表面是金属表面，例如钛表面。
在另一个实施方案中，f2)或f3)的物体是身体植入体，例如牙齿种植体。
与本发明的第一方面一样，本发明第二方面，方法，的实施方案包含羟基磷灰石形式的磷酸钙、磷酸形式的磷前体、硝酸钙形式的钙盐前体，且钙与磷的比率是1.67。
由此，还能够保持在体内为1.67的重要的Ca/P比。1.67的Ca/P比是天然存在的羟基磷灰石的比率。然而，根据本发明，通过改变钙和磷前体的比率，能够制备其它磷酸钙化合物，例如磷酸二、三或四钙(di-，tri-or tetracalciumphosphate)。
除磷酸外，磷前体的例子包括亚磷酸、次磷酸、亚磷酸酯如亚磷酸三乙酯。
除硝酸钙外，钙盐前体的例子包括例如氯化钙、醋酸钙、醇钙如乙醇钙。
合成的纳米晶体磷酸钙，尤其是羟基磷灰石，可以沉积在感兴趣的任何表面上，例如金属、聚合物和任何其它有机材料、陶瓷和其它无机材料，只要它们具有氧化物层。物体或植入体可以是类平整的、圆的、同心的或任何复杂形状，且表面可以是光滑的或多孔的。通过本发明描述的涂布操作，用作身体植入体的金属例如钛(在表面上总是存在二氧化钛层)、不锈钢、钼、锆等由此能够被生物活化。
为了得到与基底的良好粘附，应适当清洁基底表面。这将除去可能影响结合的污染物。数种技术可用于此目的，机械的例如喷砂处理和抛光处理，以及化学的例如用有机溶剂和水清洗。
为了控制晶体尺寸以及得到期望的结晶度，也就是它的磷灰石结构，表面活性剂自组装已用于本发明的方法。表面活性剂是由一个或多个亲水部分和一个或多个疏水部分组成的两亲分子。亲水部分意指它对水是亲液的，也就是喜欢水的，也可以说成是头部或多或少是水溶性的。疏水部分意指它对水是不亲液的，也就是不喜欢水的，通常也说成是尾部不溶于水或者比亲水部分的水溶性差。这些不同部分的组合导致在分子中具有一个溶于水的部分和一个不溶于水或水溶性差的部分。不同的组合物存在于这些部分之间，并且表面活性剂例如可为具有一个或多个疏水尾部的双头，或相反，具有一个或多个头部的双尾分子。进一步地，根据头部的类型，将表面活性剂划分为不同的组，也就是离子或非离子，离子为阳离子、阴离子、两性离子的或两性的。两性离子表面活性剂同时包含正电荷和负电荷。通常正电荷不变的是铵，而负电荷可以改变，但一般它是羧酸盐(carboxylate)。如果正电荷和负电荷同时取决于pH值，则将它们称作两性表面活性剂，其在一定pH值范围内是两性离子表面活性剂。表面活性剂最重要的特征是它们在界面例如气—液界面、气—固界面和液—固界面的吸附倾向。当在未处于聚集形态的意义上表面活性剂是自由时，将它们称为单体或单聚体。当增加单聚体的浓度时，它们倾向聚集并形成通常称作胶束的聚集的小实体。此浓度被称为临界胶束浓度，且通常用CMC表示。这种胶束形成也可以看作是在界面上吸附的替换方式，因此根据热力学原理减少其自由能。当用水作为胶束化的溶剂时，在非常低的胶束浓度下达到CMC。1mM及更低的值并不是不常见的。提高表面活性剂浓度远超过CMC，胶束尺寸开始长大。在更高的表面活性剂浓度下，胶束达到开始彼此堆集靠近以形成新的、更粘的结构也就是液晶相的阶段。这些实体在水或有机溶剂或者水与有机溶剂的混合物中形成。
液晶结构形式的表面活性剂自组装存在于不同的几何形状范围内。这些几何形状的例子有薄片状、六边形、反六边形和立方体。利用本发明可能得到所有这些几何形状。其它存在的表面活性剂相是所谓的各向同性溶液相，且其例子是稀释和浓缩的胶束溶液、反向胶束的溶液、微乳液和气泡溶液。更高浓缩的体系，也就是液晶相，是短程无序，但在更大距离上呈现一定程度的有序。这与同时具有长程以及短程有序的普通晶体例如无机晶体形成对比。这些性能使液晶成为刚性结构，但比普通晶体更象液体。这些结构的典型尺寸范围处于中间范围，也就是2-50nm。
利用液晶相以及它们富相行为(rich phase behavior)的方法，使其也成为非常有前途的制备多孔材料(中孔)的路线，这在替代坏骨骼的应用方面将是令人感兴趣的。利用高浓缩液晶相制备的材料具有超过50m2/g的比表面积，如100m2/g，优选超过150m2/g，例如200m2/g，并且最优选280m2/g，据我们所知，采用常规N2吸附方法，这是已报道的合成HA的最高表面积(应指出，Rudin et.al.(WO 02/02461)声称他们已制备出具有920m2/g比表面积的HA。然而这些值无法与用标准N2吸附方法获得的值进行比较)。
在本发明中作为结构导向剂用于形成结晶磷灰石例如HA粒子的表面活性剂，还可以起稳定胶状悬浮液的分散剂的作用，以及在需要将粒子分散到物体上的情况下起润湿剂的作用。适用于制备纳米尺寸磷酸钙的表面活性剂是嵌段—聚(乙二醇)—嵌段—聚(丙二醇)—嵌段—聚(乙二醇)类型的非离子表面活性剂。如上所述，存在几种不同的易溶液晶结构或相。将得到的相的类型取决于表面活性剂、疏水相(如果存在)、施加的压力、温度、pH值和浓度，并且通过改变一个或多个这些参数可能改变相。此特征使得能从一个具体的表面活性剂相开始，在具体嵌入环境(embedded environment)中完成预期的反应，并改变一个或多个参数以转化为另一相。此另一相可以具有生产程序需要的其它特性，其可用于另一进一步的步骤。通过改变参数例如温度和表面活性剂浓度，可能产生预期的相以及本发明提出的纳米粒子，并转变为更期望的作为稳定悬浮液的另一相。进一步地，在已知的热力学条件下制备这些表面活性剂体系，可以获得并保持该体系。这意味着，即使长时间储存，该相也绝不会相分离为自身各自的组分。当它涉及实际的问题例如产品和生产再现性时，这是期望的特性。
可用的有机溶剂可选自大量不同的溶剂，并且溶剂的例子包括乙酸丁酯和对二甲苯。
现在参照实施例和附图说明本发明，但应了解，本发明的范围不限于公开的细节。
实施例
实施例1
羟基磷灰石粉末的生产
用液晶相制造该粉末。这样的相由表面活性剂、水和任选疏水相(即有机溶剂)构成。我们使用的表面活性剂是PEG-PPG-PEG(嵌段聚(乙二醇)—嵌段聚(丙二醇)—嵌段聚(乙二醇))结构的所谓嵌段共聚物。BASF制造名为Pluronic的此聚合物系列，但化学公司Aldrich也出售几乎相同的嵌段共聚物。我们已经成功地用四种不同配方制备羟基磷灰石，按重量百分比给出：
1)反六方相
15％水溶液：H2O、H3PO4和Ca(NO3)2
35％乙酸丁酯
50％Pluronic P123
2)反六方相
15％水溶液：H2O、H3PO4和Ca(NO3)2
15％对二甲苯
70％Pluronic L64
3)立方相
50％水溶液：H2O、H3PO4和Ca(NO3)2
50％Pluronic F127
4)六方相
30％水溶液：H2O、H3PO4和Ca(NO3)2
70％Pluronic F127
在氨气氛处理之前，允许液晶相平衡数小时。因为水域的pH值升高，氨使羟基磷灰石沉淀。在四天内，反应停止，然后用溶剂(例如乙醇或甲苯)除去表面活性剂。过滤、清洗并空气干燥羟基磷灰石。由于结晶发生在存在于液晶相内的非常小的水域(5-10nm直径)中这一事实，粉末变为极细晶粒的。
如配方可见，将可溶浓度的磷酸和硝酸钙添加到含水相中。总是调整硝酸钙与磷酸之间的关系，使Ca/P比处于1.67。根据添加的硝酸钙和磷酸的浓度，能够控制得到的羟基磷灰石晶体的尺寸。我们改变了硝酸钙和磷酸的浓度(仍具有1.67的Ca/P比率)，然后测得如下比表面积：
    Ca(NO3)2·4H2O     比表面积，m2/g
    20wt％     80
    10wt％     180
    5wt％     220
    2.5wt％     280
用氮气吸附，更具体地用来自Micromeritics instruments的ASAP 2010仪器测试了本文中提及的所有比表面积。
实施例2
表面涂层的制备—方法1
通过用必须不溶于水的有机溶剂稀释氨处理的液晶相，获得涂层。更多的不溶于水的组分添加至液晶相中，而不是如实施例1中除去表面活性剂并过滤粉末。用这样的方法获得所谓的油包水微乳液，其中羟基磷灰石晶体存在于溶液的小水滴中，水滴直径约10nm。为了保持微乳液，添加的溶剂量是重要的。如果添加太多溶剂，羟基磷灰石将沉淀并沉积。在具有对二甲苯和L64的配方中，为了得到微乳液，我们添加液晶相重量两倍量的对二甲苯：
15g水溶液
215g对二甲苯
70g Pluronic L64
当金属例如钛浸入溶液时，羟基磷灰石将同表面活性剂和有机溶剂一起附着到金属上。浸渍后，样品干燥半小时，以致有机溶剂蒸发。随着其后于550℃在5分钟内将表面活性剂烧掉，仅保留纯羟基磷灰石。该羟基磷灰石将是完全结晶的，此外具有高比表面积。利用其它方法例如等离子溅射，得到具有低比表面的部分非晶态羟基磷灰石厚层。我们的热处理在通常所说的管式炉中实施，具有流过样品的氮气，从而阻止钛表面进一步氧化。
制备HA涂层的上述方法可以简述如下：
1、制备液晶相，然后
2、将其在氨气氛中放置四天。
3、用溶剂稀释该相，形成涂覆溶液。
4、将待涂覆的表面浸入涂覆溶液，然后干燥，以便在表面重新产生液晶相。
5、为了除去表面活性剂，将该表面置于氮气氛的炉子内5分钟。
实施例3
表面涂层的制备—方法2
通过用必须不溶于水的有机溶剂稀释未在氨气氛下处理的液晶相，获得涂层。得到油包水微乳液，但因为液晶相没有暴露于氨气，在微乳液的水滴中不存在羟基磷灰石晶体。相反的，这些水滴包含钙和磷前体。微乳液的组成与实施例2中的相同：
15g水溶液
215g对二甲苯
70g Pluromc L64
制备HA涂层的上述方法可以简述如下：
1、制备液晶相以及
2、用溶剂稀释，形成涂覆溶液
3、将待涂覆的表面浸入到涂覆溶液中，然后干燥，以便在表面上重新产生液晶相以及
4、将其在氨气氛中放置20分钟
5、为了除去表面活性剂，将该表面置于氮气氛的炉子中5分钟。
在表面上制备纳米晶体涂层的两种可选择的方法的主要不同在于，在后者的情况下，液晶相没有用氨气处理4天。而是在浸涂后用氨气处理表面，pH值升高，然后HA沉积在表面上。在两种方法中，在炉子中除去表面活性剂的最后步骤是相同的。两种方法给出了相同的结果，但后者的方法在更短的时间内完成。
只要表面上有氧化层(否则微乳液中的羟基磷灰石将不能满意地附着于基底)，并且材料可经受热处理，就可以用羟基磷灰石涂覆金属表面以外的其它表面。适合用HA涂覆的材料的例子包括，金属例如不锈钢和钛，陶瓷例如氧化锆，以及普通玻璃。

Claims (19)

1、合成的纳米晶体磷酸钙，其具有在150m2/g至300m2/g范围内的比表面积。
2、根据权利要求1所述的合成的纳米晶体磷酸钙，其中磷酸钙是羟基磷灰石。
3、根据权利要求1或2所述的合成的纳米晶体磷酸钙，其中比表面积选自180m2/g、220m2/g和280m2/g。
4、根据权利要求1～3中任一项所述的合成的纳米晶体磷酸钙，为粉末形式。
5、根据权利要求1～3中任一项所述的合成的纳米晶体磷酸钙，为在表面上的涂层形式。
6、根据权利要求1～3和5中任一项所述的合成的纳米晶体磷酸钙，其中表面是金属表面。
7、根据权利要求6所述的合成的纳米晶体磷酸钙，其中金属表面是钛表面。
8、根据权利要求1～3和5～7中任一项所述的合成的纳米晶体磷酸钙，其中涂层具有少于或等于100nm的厚度。
9、根据权利要求1～7中任一项所述的合成的纳米晶体磷酸钙，其中钙与磷的比率是1.67。
10、制备纳米晶体磷酸钙粉末或涂层的方法，其包括步骤：
a)提供水和化学计量溶解量的磷前体和钙盐前体的溶液，
b)向a)的溶液中添加表面活性剂和任选的疏水有机溶剂以产生液晶相，
c)使液晶相达到平衡，以及
d)将平衡的液晶相置于氨气氛中以提高pH值，以便在液晶相的水域中形成磷酸钙纳米晶体，
在环境温度下进行a)-d)步骤，
随后
或者
e1)用溶剂从d)中氨处理的液晶相中除去表面活性剂，以及
f1)过滤、清洗及干燥磷酸钙纳米晶体以得到粉末，
或者
e2)用疏水有机溶剂稀释d)中氨处理的液晶相，以在水中形成磷酸钙纳米晶体的微乳液，
f2)将物体的氧化物层涂覆的表面浸入e2)的微乳液中，使微乳液沉积到该表面上，
g2)从f2)的表面蒸发有机溶剂，得到纳米晶体磷酸钙的涂层，以及
h2)在惰性气氛下加热，除去表面活性剂，
或可替换地
省略步骤d)，和
e3)用疏水有机溶剂稀释c)的液晶相，产生微乳液，
f3)将物体的氧化物层涂覆的表面浸入e3)的微乳液中，使微乳液沉积到该表面上，
g3)从f3)的表面蒸发有机溶剂以形成液晶相，以及
h3)将g3)的表面置于氨气氛中以提高pH值，以致在液晶相的水域中形成磷酸钙纳米晶体，并沉积在表面上，随后
i2)在惰性气氛下加热，除去表面活性剂。
11、根据权利要求10所述的方法，其中b)中的表面活性剂是非离子表面活性剂。
12、根据权利要求10所述的方法，其中f2)或f3)的氧化物层涂覆的表面是金属表面。
13、根据权利要求12所述的方法，其中金属表面是钛表面。
14、根据权利要求10所述的方法，其中f2)或f3)的物体是身体植入体。
15、根据权利要求14所述的方法，其中身体植入体是牙种植体。
16、根据权利要求10～15中任一项所述的方法，其中磷酸钙是羟基磷灰石。
17、根据权利要求10～16中任一项所述的方法，其中磷前体是磷酸。
18、根据权利要求10～17中任一项所述的方法，其中钙盐前体是硝酸钙。
19、根据权利要求10～18中任一项所述的方法，其中钙与磷的比率是1.67。
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