RU2391119C1 - Способ получения наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных солевой матрицей - Google Patents

Способ получения наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных солевой матрицей Download PDF

Info

Publication number
RU2391119C1
RU2391119C1 RU2008140045/15A RU2008140045A RU2391119C1 RU 2391119 C1 RU2391119 C1 RU 2391119C1 RU 2008140045/15 A RU2008140045/15 A RU 2008140045/15A RU 2008140045 A RU2008140045 A RU 2008140045A RU 2391119 C1 RU2391119 C1 RU 2391119C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanoparticles
salt matrix
salt
calcium phosphate
matrix
Prior art date
Application number
RU2008140045/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008140045A (ru
Inventor
Татьяна Викторовна Сафронова (RU)
Татьяна Викторовна Сафронова
Валерий Иванович Путляев (RU)
Валерий Иванович Путляев
Владимир Константинович Иванов (RU)
Владимир Константинович Иванов
Юрий Дмитриевич Третьяков (RU)
Юрий Дмитриевич Третьяков
Original Assignee
Федеральное агентство по науке и инновациям
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное агентство по науке и инновациям, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" filed Critical Федеральное агентство по науке и инновациям
Priority to RU2008140045/15A priority Critical patent/RU2391119C1/ru
Publication of RU2008140045A publication Critical patent/RU2008140045A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2391119C1 publication Critical patent/RU2391119C1/ru

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных солевой матрицей, взаимодействием компонентов, первый из которых содержит катион металла, а второй - содержит анион. Согласно изобретению в качестве первого компонента используют растворимую в воде соль кальция, а в качестве второго компонента растворимый ортофосфат, при этом образуются наночастицы нерастворимого в воде фосфатата кальция, а солевая матрица формируется из растворимого сопутствующего продукта. Содержание наночастиц фосфатов кальция в порошковом композите «оксидные наночастицы/солевая матрица» составляет 65-82 мас.%. Способ направлен на создание эффективных нанотехнологий, с целью предотвращения деградации, то есть агрегации оксидных наночастиц фосфатов кальция. 5 табл.

Description

Изобретение относится к области наноматериалов, в том числе биомедицинского применения, и направлено на создание эффективных нанотехнологий, с целью предотвращения деградации, т.е. агрегации оксидных наночастиц фосфатов кальция состава xCaO·yP2Os·zH2O.
Для стабилизации наночастиц, т.е. для предотвращения агрегации, применяют синтез наночастиц в мезопористых матрицах, например алюмосиликатных (1) или стеклянных матрицах (2). Однако извлечение наночастиц из таких матриц требует применения агрессивных жидкостей (кислот, щелочей).
Известны способы формирования порошкового композита «наночастицы/солевая матрица» в результате механохимического твердофазного синтеза нанопорошков СеО (3) в результате обменной реакции, ZnO в результате разложения Zn5(NO3)2(OH)8·2Н2О (4), и соединения Na0.5Bi0.5TiO3 с использованием топохимического метода (5) в солевых матрицах. Солевая матрица формируется в твердой фазе отчасти вследствие обменной реакции (3), а также вносится при составлении исходной шихты (3, 4, 5). Однако такие способы не могут быть использованы для формировании порошкового композита «наночастицы/солевая матрица» нанокристаллических фосфатов кальция из-за необходимости при синтезе поддержания постоянной величины рН.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ формирования солевой матрицы для стабилизации оксидных наночастиц, включающий синтез порошкового композита, содержащего солевую матрицу (6), в котором как наночастицы, так и солевая матрица формируются в результате обменной реакции. Недостатком указанного способа также является невозможность регулирования уровня рН, необходимого для синтеза нерастворимых фосфатов.
Целью настоящего изобретения является разработка способа получения наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных солевой матрицей. Поставленная цель была достигнута настоящим изобретением.
В способе получения наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных солевой матрицей, взаимодействием компонентов, первый из которых содержит катион металла, а второй - содержит анион, согласно изобретению в качестве первого компонента используют растворимую в воде соль кальция, а в качестве второго компонента растворимый ортофосфат, при этом образуются наночастицы нерастворимого в воде фосфатата кальция, а солевая матрица формируется из растворимого сопутствующего продукта.
Для формирования солевой матрицы с включенными в нее наночастицами фосфата кальция состава xCaO·yP2O5·zH2O (или порошкового композита «наночастицы фосфата кальция/солевая матрица») готовят исходные растворы с концентрацией 0,25-1,00 М для [Са2+] и 0,15-0,60 М для [(РО4)-3]. Порошки после взаимодействия реагентов, отделения осадка и сушки содержат от 8 до 35% адсорбированного сопутствующего продукта реакции, что соответствует содержанию оксидных наночастиц в композите 65-82 мас.%.
При использовании более разбавленных растворов (менее 0,25М для [Са2+] и 0,15 М для [РО43-]) количество адсорбированного сопутствующего растворимого продукта реакции будет недостаточным для предотвращения агрегации наночастиц в порошковом композите. При использовании более концентрированных растворов (более 1,0 М для [Са2+] и 0,6 М для [(РО4)3-]) количество адсорбированного продукта практически не возрастает, что связано с ограниченной адсорбционной емкостью поверхности наночастиц фосфата кальция.
Пример 1
1 л 0,5 М раствора хлорида кальция CaCl2 приливают к 1 л 0,3 М раствору Na2HPO4, содержащему в качестве регулятора рН среды NaOH, взятый в 1,2-кратном избытке относительно рассчитанного по реакции, при рН=8-10, Т=60°С (1)
Figure 00000001
Синтезированный порошок после отделения осадка и сушки представляет собой порошковый композит «наночастицы фосфата кальция/солевая матрица», в котором наночастицы фосфата кальция - это наночастицы гидроксиапатита, а солевая матрица - хлорид натрия. Порошковый композит содержит 80% Са10(PO4)6(ОН)2 и 20% NaCl. Хлорид натрия в данном случае представляет собой физическое препятствие для протекания агрегации наночастиц гидроксиапатиата. Хранение наночастиц гидроксиапатита в солевой матрице сопутствующего продукта возможно в течение длительного времени при нормальных условиях, без нагревания до температуры плавления солевой матрицы. Извлечение нанопорошка из солевой матрицы проводят промыванием полученного порошка водой. Аналогично были извлечены нанопорошки гидроксиапатита, синтезированные по реакции (1) из растворов других концентраций (Таблица 1). Из таблицы следует, что при указанных условиях извлечения нанопорошка из солевой матрицы размер частиц составляет 20-40 нм. Для получения нанокерамики предпочтительно коллоидное формование из суспензии наночастиц гидроксиапатита, извлеченных из солевой матрицы.
Таблица 1
Условия синтеза Состав порошкового композита Средний размер частиц в суспензии, после удаления стабилизирующей солевой матрицы
[Ca2+] [PO43-] наночастицы матрица
Са10(PO4)6(ОН)2 NaCl, %
1 0,25 М 0,15 М 92 8 20-40 нм
2 0,50 М 0,30 М 80 20 20-40 нм
3 1,00 М 0,60 М 65 35 20-40 нм
Пример 2
1 л 0,3 М раствора (NH4)2HPO4 приливают к 1 л 0,5 М раствора нитрата кальция Са(NO3)2, содержащему в качестве регулятора рН среды NH4OH, взятый в 1,2-кратном избытке относительно рассчитанного по реакции (2), при рН=9, Т=60°С.
Figure 00000002
Синтезированный порошок после отделения осадка и сушки представляет собой порошковый композит «наночастицы фосфата кальция/солевая матрица», в котором наночастицы фосфата кальция - это наночастицы гидроксиапатита, а солевая матрица - нитрата аммония. Порошковый композит «наночастицы фосфата кальция/солевая матрица» содержит 80% Са10(PO4)6(ОН)2 и 20% NH4NO3. Нитрат аммония в данном случае представляет собой физическое препятствие для протекания агрегации наночастиц гидроксиапатиата. Хранение наночастиц гидроксиапатита в солевой матрице сопутствующего продукта возможно в течение длительного времени при нормальных условиях, без нагревания до температуры плавления или термического разложения солевой матрицы. Извлечение нанопорошка из солевой матрицы проводят промыванием полученного порошка водой.
Аналогично были извлечены нанопорошки гидроксиапатита, синтезированные по реакции (2) из растворов других концентраций (Таблица 2). Из таблицы следует, что при указанных условиях извлечения нанопорошка из солевой матрицы размер частиц составляет 20-40 нм. Для получения нанокерамики предпочтительно коллоидное формование из суспензии наночастиц гидроксиапатита, извлеченных из солевой матрицы.
Таблица 2
Условия синтеза Состав порошкового композита Средний размер частиц в суспензии, после удаления стабилизирующей солевой матрицы
[Ca2+] [PO43-] наночастицы матрица
Са10(РО4)6(ОН)2, % NH4NO3, %
1 0,25 М 0,15 М 92 8 30-60 нм
2 0,50 М 0,30 М 80 20 30-60 нм
3 1,00 М 0,60 М 65 35 30-60 нм
Для извлечения нанопорошка гидроксиапатита из солевой матрицы нитрата аммония возможен также другой способ извлечения, который связан с относительно низкой температурой разложения нитрата аммония, которая лежит в интервале 150-250°С. Для такого способа извлечения нанопорошка гидроксиапатиата в солевой матрице нитрата аммония проводят в интервале 300-400°С в течение 3-6 часов. При обработке при температуре ниже 300°С и менее 3 часов не удается полностью освободить порошок от солевой матрицы. При обработке при температуре выше
400°С и дольше 6 часов возможно протекание начальной стадии спекания, ведущей как к уменьшению удельной поверхности, так и к увеличению размера частиц.
Аналогично были извлечены нанопорошки гидроксиапатита, синтезированные по реакции (2) из растворов других концентраций (Таблица 3). Из таблицы следует, что при указанных условиях извлечения нанопорошка из солевой матрицы удельная поверхность порошка составляет 40-60 м2/г. Восстановленный порошок гидроксиапатита может быть использован для получения нанокерамики с использованием холодного гидростатического прессования.
Таблица 3
Состав порошкового композита Т обработки, °С Длительность, час Удельная поверхность, м2
наночастицы матрица
Са10(РО4)6(ОН)2,% NH4NO3, %
1 92 8 300 2 40-60
2 80 20 350 4 40-60
3 65 35 400 6 40-60
Пример 3
1 л 0,5 М раствора ацетата кальция Са(СН3СОО)2 приливают к 1 л 0,3 М раствора K2HPO4, содержащему в качестве регулятора рН среды КОН, взятый в 1,2-кратном избытке относительно рассчитанного по реакции, рН=8-11, Т=60°С (3)
Figure 00000003
Синтезированный порошок после отделения осадка и сушки представляет собой порошковый композит «наночастицы фосфата кальция/солевая матрица», в котором наночастицы фосфата кальция - это наночастицы гидроксиапатита, солевая матрица - ацетат калия. Порошковый композит «наночастицы фосфата кальция/солевая матрица» содержит 80% Са10(PO4)6(ОН)2 и 20% KCH3COO. Ацетат калия в данном случае представляет собой физическое препятствие для протекания агрегации наночастиц гидроксиапатиата. Хранение наночастиц гидроксиапатита в солевой матрице сопутствующего продукта возможно в течение длительного времени при нормальных условиях, без нагревания до температуры термического разложения солевой матрицы. Извлечение нанопорошка гидроксиапатита из солевой матрицы проводят промыванием полученного порошка водой.
Аналогично были извлечены нанопорошки гидроксиапатита, синтезированные по реакции (3) из растворов других концентраций (Таблица 4). Из таблицы следует, что при указанных условиях извлечения нанопорошка гидроксиапатита из солевой матрицы размер частиц составляет 30-50 нм. Для получения нанокерамики предпочтительно коллоидное формование из суспензии наночастиц гидроксиапатита, извлеченных из солевой матрицы.
Таблица 4
Условия синтеза Состав порошкового композита Средний размер частиц в суспензии, после удаления стабилизирующей солевой матрицы
[Са2+] [PO43-]
Са10(PO4)6(ОН)2, % KCH 3 COO, %
1 0,25 М 0,15 М 92 8 30-50 нм
2 0,50 М 0,30 М 80 20 30-50 нм
3 1,00 М 0,60 М 65 35 30-50 нм
Пример 4
1 л 0,5 М раствора хлорида кальция CaCl2 приливают к 1 л 0,5 М раствора Na2HPO4, по реакции рН=4, Т=40°С (4)
Figure 00000004
Синтезированный порошок после отделения осадка и сушки представляет собой порошковый композит «наночастицы фосфата кальция/солевая матрица», в котором наночастицы фосфата кальция - это наночастицы брушита CaHPO4·2H2O, солевая матрица - хлорида натрия NaCl. Порошковый композит «наночастицы фосфата кальция/солевая матрица» содержит 80% CaHPO4·2H2O и 20% NaCl. Хлорид натрия в данном случае представляет собой физическое препятствие для протекания агрегации наночастиц монетита. Хранение наночастиц брушита в солевой матрице сопутствующего продукта возможно в течение длительного времени при нормальных условиях, без нагревания до температуры плавления солевой матрицы. Извлечение нанопорошка из солевой матрицы проводят промыванием полученного порошка водой.
Аналогично были извлечены нанопорошки брушита, синтезированные по реакции (4) из растворов других концентраций (Таблица 5). Из таблицы следует, что при указанных условиях извлечения нанопорошка из солевой матрицы размер частиц составляет 40-60 нм. Для получения нанокерамики предпочтительно коллоидное формование из суспензии наночастиц брушита, извлеченных из солевой матрицы.
Таблица 5
Условия синтеза Состав порошкового композита Средний размер частиц в суспензии, после удаления стабилизирующей солевой матрицы
[Ca2+] [PO43-] CaHPO4·2H2O, % NaCl, %
1 0,25М 0,25М 92 8 40-60 нм
2 0,50М 0,50М 80 20 40-60 нм
3 1,00М 1,00М 65 35 40-60 нм
Литература
1. Третьяков Ю.Д., Лукашин А.В., Елисеев А.А. Синтез функциональных нанокомпозитов на основе твердофазных нанореакторов. // Успехи химии. 2004, Т.73, №9, С.974-998.
2. Matthew J. Dejneka, Christy Powell, Nick Borrelli, Dimitre Ouzounov, Alex Gaeta Transparent Magnetic Glass-Ceramics II J. Am. Ceram. Soc. 2005, Vol.88. №9. P.2435-2441.
3. T.Tsuzuki and P.G. McCormick, Synthesis of ultrafine ceria powder by mechanochemical processing// J. Am. Ceram. Soc. 2001, Vol.84, №7 P.1453-1458.
4. Chong Phui Fah, Junmin Xue, John Wang nanosized Zinc-oxide particle derived from mechanical activation of Zn5(NO3)8*2H2O in sodium cloride // J. Am. Ceram. Soc. 2002, Vol.85. №1. P.273-275.
5. J.T.Zeng, K.W.Kwok, W.K.Tam, H.Y.Tian, X.P.Jiang, and H.L.W.Chan, Plate-like Na0.5Bi0.5TiO3 template synthesized by topochemical method // J. Am. Ceram. Soc. 2006. Vol.89, №12, P.3850-3853.
6. T.Tsuzuki, W.T.A.Harrison, P.G.McCormick. Synthesis of ultrafine gadolinium oxide powder by mechanochemical processing // J. Alloys and compounds, 1998, Vol.281, P.146-151.

Claims (1)

  1. Способ получения порошкового композита - наночастицы фосфата кальция/солевая матрица - взаимодействием компонентов, первый из которых содержит катион металла, а второй - содержит анион, отличающийся тем, что в качестве первого компонента используют растворимую в воде соль кальция с концентрацией 0,25-1,00 М для [Са2+], а в качестве второго компонента растворимый ортофосфат с концентрацией 0,15-1,00 М для [(PO4)3-], при этом образуются наночастицы нерастворимого в воде фосфатата кальция, а солевая матрица формируется из растворимого сопутствующего продукта, содержание наночастиц фосфатов кальция в порошковом композите составляет 65-82 мас.%.
RU2008140045/15A 2008-10-09 2008-10-09 Способ получения наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных солевой матрицей RU2391119C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140045/15A RU2391119C1 (ru) 2008-10-09 2008-10-09 Способ получения наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных солевой матрицей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140045/15A RU2391119C1 (ru) 2008-10-09 2008-10-09 Способ получения наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных солевой матрицей

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008140045A RU2008140045A (ru) 2010-04-20
RU2391119C1 true RU2391119C1 (ru) 2010-06-10

Family

ID=42681417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008140045/15A RU2391119C1 (ru) 2008-10-09 2008-10-09 Способ получения наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных солевой матрицей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2391119C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2574455C1 (ru) * 2014-09-10 2016-02-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) Способ получения наноразмерного гидроксиапатита в микроволновом поле с использованием выгорающей добавки
RU2657780C2 (ru) * 2016-09-14 2018-06-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Средство для лечения глазных заболеваний и способ его применения
RU2673134C2 (ru) * 2015-09-15 2018-11-22 Игорь Тимофеевич Смыков Способ производства мягкого сыра
RU2692309C2 (ru) * 2014-07-21 2019-06-24 Консехо Супериор Де Инвестигасионес Сьентификас (Ксик) Способ получения покрытых цитратом и легированных фторидом наночастиц аморфного фосфата кальция
RU2695352C1 (ru) * 2018-06-29 2019-07-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кировский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Кировский ГМУ Минздрава России) Способ получения наноразмерных частиц кальция в водной среде

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2077475C1 (ru) * 1993-03-09 1997-04-20 Владимир Федорович Комаров Способ получения гидроксиапатита
WO2005123579A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-29 Promimic Ab Synthetic nano-sized crystalline calcium phosphate and method of production

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2077475C1 (ru) * 1993-03-09 1997-04-20 Владимир Федорович Комаров Способ получения гидроксиапатита
WO2005123579A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-29 Promimic Ab Synthetic nano-sized crystalline calcium phosphate and method of production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T.TSUZUKI, Synthesis of ultrafine gadolinium oxide powder by mechanochemical processing, J. Alloys and compounds, 1998, vol.281, p.146-151. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2692309C2 (ru) * 2014-07-21 2019-06-24 Консехо Супериор Де Инвестигасионес Сьентификас (Ксик) Способ получения покрытых цитратом и легированных фторидом наночастиц аморфного фосфата кальция
RU2574455C1 (ru) * 2014-09-10 2016-02-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) Способ получения наноразмерного гидроксиапатита в микроволновом поле с использованием выгорающей добавки
RU2673134C2 (ru) * 2015-09-15 2018-11-22 Игорь Тимофеевич Смыков Способ производства мягкого сыра
RU2657780C2 (ru) * 2016-09-14 2018-06-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Средство для лечения глазных заболеваний и способ его применения
RU2695352C1 (ru) * 2018-06-29 2019-07-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кировский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Кировский ГМУ Минздрава России) Способ получения наноразмерных частиц кальция в водной среде

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008140045A (ru) 2010-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma Three common preparation methods of hydroxyapatite
Pu'ad et al. Synthesis method of hydroxyapatite: A review
DE3587573T2 (de) Apatit vom kalzium-phosphor-typ mit neuen eigenschaften und herstellungsverfahren.
Qi et al. Microwave hydrothermal transformation of amorphous calcium carbonate nanospheres and application in protein adsorption
EP2297172B1 (en) Process for producing nanoparticles
US4897250A (en) Process for producing calcium phosphate
EP2305603B1 (de) Aluminium-haltige Wasserglaslösungen
CN102079514B (zh) 一种羟基磷灰石纳米晶的制备方法
RU2391119C1 (ru) Способ получения наночастиц фосфатов кальция, стабилизированных солевой матрицей
CN103569985A (zh) 白磷钙石及其制备方法
CN101811685B (zh) 一种制备β-磷酸钙或羟基磷灰石纳米颗粒的方法
CN102924074B (zh) 具有优化分散性的氟化羟基磷灰石
JP5240601B2 (ja) ナノコンポジット
CN101716370B (zh) 一种纳米掺杂羟基磷灰石粉体的制备方法
WO2015052495A1 (en) Group 2 metal phosphates
Syarif et al. Hydrothermally synthesis and characterization of HAp and Zr-doped HAp nanoparticles from bovine bone and zircon for photodynamic therapy
RU2402483C2 (ru) Способ получения нанодисперсного гидроксиапатита для медицины
WO2003042098A1 (en) Granular zirconium phosphate and methods for synthesis of same
CN102502556A (zh) 一种纳米羟基磷灰石的制备方法
Safronova et al. Hydroxyapatite-based ceramic materials prepared using solutions of different concentrations
CN108751155B (zh) 粒径可控的羟基磷灰石的制备方法
CN110078038A (zh) 一种羟基磷灰石及其制备方法与应用
JP6049508B2 (ja) ストロンチウムアパタイトの製造方法およびストロンチウムアパタイト微粒子の製造方法
Safronova et al. Ceramics based on calcium hydroxyapatite synthesized from calcium acetate, calcium hydroxide, and potassium hydrophosphate
CN111115599A (zh) 离子液体诱导的羟基磷灰石多级纳米棒的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161010