一种碳酸钙自组装结构的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碳酸钙自组装结构的制备方法，能够制备出高度复杂的碳酸钙自组装结构，包括以下步骤：1)将氟化钙或硝酸钙溶于水配置成Ca2+浓度为0.01～1mol/L的PH为4～5的溶液；2)加入透明质酸和葡聚糖，明质酸和葡聚糖的加入量均为步骤1)溶液质量的1～5％，在40～50℃下搅拌至完全溶解后，继续搅拌30～60min；3)停止加热，冷却至室温，取适量置于敞口玻璃容器中，所述适量指液面距容器底的高度为10～20mm，向液面吹流动的NH3：CO2＝1:(0.8～1.2)的混合气体，流量为0.01～0.1ml/min，反应4～24h；4)过滤，水洗至PH为6～7；5)醇洗，烘干，研磨粉碎。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物矿化领域，尤其涉及一种碳酸钙自组装结构的制备方法。
技术介绍
在自然界中，迄今为止已经发现60多种生物矿物活跃在各类生命体中，如磁性细菌中的磁性晶体和哺乳动物的骨骼和牙齿，这种在生物体内将无机矿物和有机材料组合在一起、构建以无机物为基础的特殊的生命过程称为生物矿化。通过该过程产生的天然生物矿物是以钙、磷、镁、硅、氧、碳、氢、硫、锰和铁为主要组成元素，在形貌、尺寸、结晶度、同素异构体以及痕量成分等方面各有不同且具有特殊高级结构的复杂组成。在众多的生物矿物中，碳酸钙以其不同的晶体结构在不同的生物体中扮演不同的功能角色，如由文石晶体和有机基质构成的贝壳，它不仅具有优异的力学性能，而且损伤后在损伤处可以再生，这对医学非常具有启发意义。因此，开发新的方法制备复杂的碳酸钙自组装结构，将会为人体骨骼和牙齿的再生研究提供思路，也可能提供可用于救治人体骨骼和牙齿损伤的材料。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种碳酸钙自组装结构的制备方法，能够制备出高度复杂的碳酸钙自组装结构。本专利技术的技术方案是：一种碳酸钙自组装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氟化钙或硝酸钙溶于水配置成Ca2+浓度为0.01～1mol/L的溶液，加硝酸将溶液的PH调至4～5；(2)在步骤(1)所得的溶液中加入透明质酸和葡聚糖，所述透明质酸的加入量为步骤(1)溶液质量的1～5％，所述葡聚糖的加入量为步骤(1)溶液质量的1～5％，在40～50℃条件下，搅拌至完全溶解后，继续搅拌30～60min；(3)停止加热，将步骤(2)所得的溶液冷却至室温，取适量置于敞口玻璃容器中，所述适量指液面距容器底的高度为10～20mm，向液面吹流动的NH3和CO2的混合气体，所述混合气体的流量为0.01～0.1ml/min，NH3和CO2的体积比为1:(0.8～1.2)，反应4～24h；(4)将步骤(3)所得的混合物过滤，将滤饼水洗至PH为6～7；(5)将步骤(4)所得的滤饼醇洗，烘干，研磨粉碎，得到最终产品。优选的，上述透明质酸的分子量为100万～220万。优选的，上述葡聚糖为β-葡聚糖。优选的，上述透明质酸的加入量为步骤(1)溶液质量的1～3％，所述葡聚糖的加入量为步骤(1)溶液质量的1～3％。优选的，上述步骤(3)中的混合气体的吹气位置距离液面5～10mm。优选的，上述步骤(3)的混合气体中NH3和CO2的体积比为1:1。优选的，上述步骤(3)混合气体的流量为0.01～0.02ml/min。优选的，上述步骤(5)的醇洗为乙醇清洗。优选的，上述步骤(5)的烘干温度为80～90℃。优选的，上述产品的结晶形态为球霰石。本专利技术具有以下有益的技术效果：1)本专利技术通过适当的配方、配比和步骤，采用非常低能的仿生过程，制备出具有高度复杂的碳酸钙自组装结构，其晶体的生长行为由广泛存在于细胞中的透明质酸和葡聚糖诱导调控；透明质酸含有大量的羟基和羧基，具有极强的亲水性，且对Ca2+具有较大的亲和力，并且具有很好的粘弹性，可以控制结晶过程中的原料迁移及迁移速率，而葡聚糖具有独特的螺旋结构、凝胶能力和药理学性质，可以与透明质酸协同作用，形成一定的接枝，集二者的优点为生物矿化过程的研究提供了思路；2)本专利技术的原料易得，工艺简单，制备条件温和，后处理简单，无任何残留，材料的生物相容性良好；3)本专利技术制备了自然过程中不能稳定存在的球霰石结晶形态，形貌规则有序，均匀性好；4)本专利技术可以通过通气时间直接控制晶体的生长大小，且再次通气后可以继续生长。【附图说明】图1是实施例一的扫描电镜照片。【具体实施方式】以下结合具体实施例，对本专利技术做进一步描述。以下所提供的实施例并非用以限制本专利技术所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本专利技术做显而易见的改进，亦落入本专利技术要求的保护范围之内。实施例一一种碳酸钙自组装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氟化钙或硝酸钙溶于水配置成Ca2+浓度为0.2mol/L的溶液，加硝酸将溶液 的PH调至4.5；(2)在步骤(1)所得的溶液中加入分子量为180万的透明质酸和β-葡聚糖，所述透明质酸的加入量为步骤(1)溶液质量的3％，所述葡聚糖的加入量为步骤(1)溶液质量的3％，在45℃条件下，搅拌至完全溶解后，继续搅拌45min；(3)停止加热，将步骤(2)所得的溶液冷却至室温，取适量置于敞口玻璃容器中，所述适量指液面距容器底的高度为15mm，向液面吹流动的NH3和CO2的混合气体，所述混合气体的流量为0.02ml/min，NH3和CO2的体积比为1:1，反应10h；为了使成核、生长尽可能地接近自组装过程，混合气体的吹气位置距离液面8mm，混合气体的流量为0.02ml/min，这样既可以保证结晶环境，又不会给结晶体系带来太大的扰动，这样才可以形成复杂而又规律的自组装结构；(4)将步骤(3)所得的混合物过滤，将滤饼水洗至PH为6～7；(5)将步骤(4)所得的滤饼用乙醇清洗3次，85℃烘干，研磨粉碎，得到最终产品。通过XRD检测，最终产品的结晶形态为球霰石，为立方晶系，其形貌如图1所示，为片层组装形成的复杂有序的碳酸钙结构。实施例二一种碳酸钙自组装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氟化钙或硝酸钙溶于水配置成Ca2+浓度为0.01mol/L的溶液，加硝酸将溶液的PH调至4；(2)在步骤(1)所得的溶液中加入分子量为100万的透明质酸和β-葡聚糖，所述透明质酸的加入量为步骤(1)溶液质量的1％，所述葡聚糖的加入量为步骤(1)溶液质量的1％，在40℃条件下，搅拌至完全溶解后，继续搅拌30min；(3)停止加热，将步骤(2)所得的溶液冷却至室温，取适量置于敞口玻璃容器中，所述适量指液面距容器底的高度为10mm，向液面吹流动的NH3和CO2的混合气体，所述混合气体的流量为0.01ml/min，NH3和CO2的体积比为1:0.8，反应4h；为了使成核、生长尽可能地接近自组装过程，混合气体的吹气位置距离液面5mm，混合气体的流量为0.01ml/min，这样既可以保证结晶环境，又不会给结晶体系带来太大的扰动，这样才可以形成复杂而又规律的自组装结构；(4)将步骤(3)所得的混合物过滤，将滤饼水洗至PH为6～7；(5)将步骤(4)所得的滤饼用乙醇清洗3次，80℃烘干，研磨粉碎，得到最终产 品。通过XRD检测，最终产品为片层组装形成的复杂有序的碳酸钙结构的结晶形态，立方球霰石。实施例三一种碳酸钙自组装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氟化钙或硝酸钙溶于水配置成Ca2+浓度为1mol/L的溶液，加硝酸将溶液的PH调至4～5；(2)在步骤(1)所得的溶液中加入分子量为220万的透明质酸和β-葡聚糖，所述透明质酸的加入量为步骤(1)溶液质量的5％，所述葡聚糖的加入量为步骤(1)溶液质量的5％，在50℃条件下，搅拌至完全溶解后，继续搅拌60min；(3)停止加热，将步骤(2)所得的溶液冷却至室温，取适量置于敞口玻璃容器中，所述适量指液面距容器底的高度为20mm，向液面吹流动的NH3和CO2的混合气体，所述混合气体的流量为0.1ml/min，NH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳酸钙自组装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氟化钙或硝酸钙溶于水配置成Ca2+浓度为0.01～1mol/L的溶液，加硝酸将溶液的PH调至4～5；(2)在步骤(1)所得的溶液中加入透明质酸和葡聚糖，所述透明质酸的加入量为步骤(1)溶液质量的1～5％，所述葡聚糖的加入量为步骤(1)溶液质量的1～5％，在40～50℃条件下，搅拌至完全溶解后，继续搅拌30～60min；(3)停止加热，将步骤(2)所得的溶液冷却至室温，取适量置于敞口玻璃容器中，所述适量指液面距容器底的高度为10～20mm，向液面吹流动的NH3和CO2的混合气体，所述混合气体的流量为0.01～0.1ml/min，NH3和CO2的体积比为1:0.8～1:1.2，反应4～24h；(4)将步骤(3)所得的混合物过滤，将滤饼水洗至PH为6～7；(5)将步骤(4)所得的滤饼醇洗，烘干，研磨粉碎，得到最终产品。

【技术特征摘要】
1.一种碳酸钙自组装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氟化钙或硝酸钙溶于水配置成Ca2+浓度为0.01～1mol/L的溶液，加硝酸将溶液的PH调至4～5；(2)在步骤(1)所得的溶液中加入透明质酸和葡聚糖，所述透明质酸的加入量为步骤(1)溶液质量的1～5％，所述葡聚糖的加入量为步骤(1)溶液质量的1～5％，在40～50℃条件下，搅拌至完全溶解后，继续搅拌30～60min；(3)停止加热，将步骤(2)所得的溶液冷却至室温，取适量置于敞口玻璃容器中，所述适量指液面距容器底的高度为10～20mm，向液面吹流动的NH3和CO2的混合气体，所述混合气体的流量为0.01～0.1ml/min，NH3和CO2的体积比为1:0.8～1:1.2，反应4～24h；(4)将步骤(3)所得的混合物过滤，将滤饼水洗至PH为6～7；(5)将步骤(4)所得的滤饼醇洗，烘干，研磨粉碎，得到最终产品。2.根据权利要求1所述的碳酸钙自组装结构的制备方法，其特征在于，所述透明质酸的分子量为100万～220万。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄惠媛，张文凯，
申请(专利权)人：张文凯，
类型：发明
国别省市：浙江;33