一种荧光磷酸钙骨水泥及其制备方法技术

本发明专利技术涉及荧光磷酸钙骨水泥的制备方法，于磷酸钙骨水泥的制备领域。所述方法包括如下步骤：(1)在硝酸钙溶液中加入发光化合物，然后加入β‑环糊精直到饱和，整个过程在恒温水浴下进行，静置，配置成β‑环糊精饱和溶液；(2)在恒温水浴下，将磷酸氢铵溶液逐滴加入到步骤(2)的饱和溶液中进行反应，反应期间，不断调节反应体系的pH，发生沉淀反应，抽滤，对将固体产物洗涤、干燥，得到无定型前驱体；(4)将步骤(3)中的无定型前驱体在惰性或活性气氛下加热保温，即得。本发明专利技术在骨水泥的制备过程中，将发光材料作为特殊原料加入，制备的发光骨水泥复合材料，可兼具磷酸钙骨水泥优异的生物相容性、无毒性和复合相荧光标记的性能。

A fluorescent calcium phosphate cement and its preparation method

The invention relates to a preparation method of fluorescent calcium phosphate cement, in the preparation field of calcium phosphate bone cement. The method comprises the following steps: (1) adding luminescent compounds in calcium nitrate solution, then adding beta cyclodextrin until saturation, and the whole process is carried out in a constant temperature water bath, which is stationary and configured as a saturated solution of beta cyclodextrin; (2) adding ammonium hydrogen phosphate solution drop by drop into the saturated solution of step (2) under a constant temperature water bath. During the reaction, the pH of the reaction system is continuously adjusted, precipitation reaction occurs, filtration occurs, washing and drying the solid products to obtain amorphous precursors; (4) the amorphous precursors in step (3) are heated and kept in an inert or active atmosphere, so as to obtain amorphous precursors. In the preparation process of bone cement, the luminescent material is added as a special raw material to prepare the luminescent bone cement composite material, which has excellent biocompatibility, non-toxicity and composite phase fluorescence labeling performance.

【技术实现步骤摘要】
一种荧光磷酸钙骨水泥及其制备方法
本专利技术属于磷酸钙骨水泥的制备领域，具体涉及一种荧光磷酸钙骨水泥及其制备方法。
技术介绍
磷酸钙骨水泥(CalciumPhosphateCement，CPC)是类似水泥的一种骨修复材料，由一种或多种磷酸钙盐的粉末混合物与经过调配的液相发生发应固化而生成，CPC具有高生物相容、可降解、安全与可塑等性能，是重要的活性生物材料，可应用于骨缺损修复、抗肿瘤、医药载体、净化等生物
磷酸钙盐类如磷酸三钙(Tricalciumphosphate，TCP)及羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)一般有固相法、沉淀法、溶胶凝胶法制备，在合成过程中加入上转换或长余辉发光材料(如镱-铒离子对/镱-铥离子对/铬等)，可通过发光材料的加入与磷酸钙高温反应产生附着，制备发光磷酸钙骨水泥材料，加入的发光材料也可以不参与反应，制备磷酸钙与上转换或长余辉发光材料的复合材料。因此，将磷酸钙骨水泥与发光材料复合，制备的发光磷酸钙骨水泥复合材料可兼具磷酸钙骨水泥优异的生物相容性、无毒性和复合相荧光标记的性能，在可降解骨植入、骨修复和治疗等生物医学领域具有广阔的应用前景，因此，发展新型发光磷酸钙骨水泥复合材料来示踪标记骨修复过程具有重要现实意义。为此，本专利技术提供一种荧光磷酸钙骨水泥及其制备方法。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种荧光磷酸钙骨水泥及其制备方法。本专利技术以硝酸钙、磷酸氢铵为原料，并将发光材料作为特殊原料，与硝酸钙、磷酸氢铵经水浴、抽滤和烧结，得到了具有优异激发发射性能、余辉性能等特质的发光磷酸钙骨水泥复合材料；本专利技术的制备方法和思路拓宽了磷酸钙骨水泥制备中加入成分的种类，并可以通过调控引入发光材料的种类、含量，制备出具有优异性能的发光骨水泥复合材料。本专利技术的目的之一是提供一种荧光磷酸钙骨水泥的制备方法。本专利技术的目的之二是提供一种荧光磷酸钙骨水泥。本专利技术的目的之三是提供荧光磷酸钙骨水泥及其制备方法的应用。首先，本专利技术公开了一种荧光磷酸钙骨水泥的制备方法，包括如下步骤：(1)在硝酸钙溶液中加入发光化合物，然后加入β-环糊精直到饱和，整个过程在恒温水浴下进行，静置，配置成β-环糊精饱和溶液；以β-环糊精为模板，并配制成饱和溶液，以尽可能多地实现最终产物制备；(2)在恒温水浴下，将磷酸氢铵溶液逐滴加入到步骤(1)的饱和溶液中进行反应，反应期间，不断用氨水调节反应体系的pH，使反应体系保持碱性，发生沉淀反应，抽滤，对将固体产物洗涤、干燥，得到无定型前驱体；采用氨水可以避免引入多余的杂质离子，因为磷酸钙骨水泥最终作为一种骨修复，如果引入过多的其他杂质离子，会严重影响骨修复的效果。(3)将步骤(2)中的无定型前驱体在惰性或活性气氛下加热保温，即得。步骤(1)中，所述发光材料的添加量为最终得到的荧光磷酸钙骨水泥的0.01-10％(优选为5％)，质量。优选的，所述发光化合物为包括发光离子和离子对。优选的，所述发光离子对包括镱-铒离子对、镱-铥离子对等。优选的，所述发光离子对的添加方式为：加入含有发光离子或离子对的可溶性硝酸盐，如，当发光离子对为镱-铒离子对时，可在硝酸钙溶液中加入硝酸镱、硝酸铒，从而保持酸根离子相同，避免引入过多的杂质离子。优选的，所述发光离子包括镱、铒、铬离子、过渡金属离子、具有S2电子壳层的离子。步骤(1)中，所述静置的时间为24h。步骤(1)和(2)中，所述恒温水浴的温度为20-40℃，优选为25℃。步骤(2)中，所述磷酸氢铵的添加量为：n(Ca)/n(P)＝0.5-4，优选为1.5。步骤(2)中，所述应体系的pH保持在10-11之间。步骤(2)中，所述反应时间为30min。步骤(2)中，所述洗涤为：先后用水和无水乙醇各洗两次，且在最终完成洗涤之前不可使固体产物接触空气。步骤(3)中，所述加热温度优选为600-700℃，时间为30-240min。步骤(3)中，所述惰性包括氩气、氦气、氮气中的至少一种。步骤(3)中，所述活性气氛包括氨气、空气中的至少一种，优选为氨气。其次，本专利技术还公开了荧光磷酸钙骨水泥，包括骨水泥和发光化合物。所述骨水泥为二水磷酸氢钙、无水磷酸氢钙、磷酸八钙、磷酸四钙、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、羟基磷灰石的一种或一种以上的混合物。优选的，所述发光离子对包括镱-铒离子对、镱-铥离子对等。优选的，所述发光离子包括镱、铒、铬等离子、过渡金属离子、具有S2电子壳层的离子。所述发光化合物的质量为荧光磷酸钙骨水泥的0.01-10％，优选为5％。最后，本专利技术还公开了荧光磷酸钙骨水泥及其制备方法在骨缺损修复、抗肿瘤、医药载体领域中的应用。与现有技术相比，本专利技术取得的有益效果是：(1)本专利技术以硝酸钙、磷酸氢铵为原料，将发光材料与硝酸钙、磷酸氢铵经水浴、抽滤和烧结，得到了具有优异激发发射性能、余辉性能等特质的发光磷酸钙骨水泥复合材料；本专利技术的制备方法和思路拓宽了磷酸钙骨水泥制备中加入成分的种类，并可以通过调控引入发光材料的种类、含量，制备出具有优异性能的发光骨水泥复合材料。(2)立足生物材料骨水泥，通过与上转换、长余辉等发光材料复合实现生物造影的功能。这种材料集骨材料与发光材料的优势，实现骨材料在修复过程中的实时监控，排除生物体自荧光的干扰，提高信噪比，具有良好的成像效果，这种造影方法避免了CT造影的辐射损伤，降低了成本，减缓了病患的痛苦。(2)本专利技术在骨水泥的制备过程中，将发光材料作为特殊原料加入，制备的发光骨水泥复合材料，可兼具磷酸钙骨水泥优异的生物相容性、无毒性和复合相荧光标记的性能。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，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。图1为本专利技术实施例1制备的镱/铒掺杂α-磷酸三钙骨水泥复合材料的SEM图。图2为本专利技术实施例1制备的镱/铒掺杂α-磷酸三钙骨水泥复合材料的XRD图。图3为本专利技术实施例1制备的镱/铒掺杂α-磷酸三钙骨水泥复合材料的激发发射光谱图。图4为本专利技术实施例2制备的铬掺杂α-磷酸三钙水泥复合材料的SEM图。图5为本专利技术实施例2制备的铬掺杂α-磷酸三钙水泥复合材料的XRD图。图6为本专利技术实施例2制备的铬掺杂α-磷酸三钙水泥复合材料复合生物成像图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，将磷酸钙骨水泥与发光材料复合，制备的发光磷酸钙骨水泥复合材料可兼具磷酸钙骨水泥优异的生物相容性、无毒性和复合相荧光标记的性能，在可降解骨植入、骨修复和治疗等生物医学领域具有广阔的应用前景，因此，本专利技术提出了一种荧光磷酸钙骨水泥及其制备方法，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。实施例1一种荧光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)在硝酸钙溶液中加入发光化合物，然后加入β‑环糊精直到饱和，整个过程在恒温水浴下进行，静置，配置成β‑环糊精饱和溶液；(2)在恒温水浴下，将磷酸氢铵溶液逐滴加入到步骤(2)的饱和溶液中进行反应，反应期间，不断调节反应体系的pH，使反应体系保持碱性，发生沉淀反应，抽滤，对将固体产物洗涤、干燥，得到无定型前驱体；(3)将步骤(3)中的无定型前驱体在惰性或活性气氛下加热保温，即得。

【技术特征摘要】
1.一种荧光磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)在硝酸钙溶液中加入发光化合物，然后加入β-环糊精直到饱和，整个过程在恒温水浴下进行，静置，配置成β-环糊精饱和溶液；(2)在恒温水浴下，将磷酸氢铵溶液逐滴加入到步骤(2)的饱和溶液中进行反应，反应期间，不断调节反应体系的pH，使反应体系保持碱性，发生沉淀反应，抽滤，对将固体产物洗涤、干燥，得到无定型前驱体；(3)将步骤(3)中的无定型前驱体在惰性或活性气氛下加热保温，即得。2.如权利要求1所述的荧光磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述发光材料的添加量为最终得到的荧光磷酸钙骨水泥的0.01-10％，优选为5％，质量。3.如权利要求1所述的荧光磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于：所述发光化合物包括发光离子或发光离子对；优选的，所述发光离子对包括镱-铒离子对、镱-铥离子对；或，所述发光离子包括镱、铒、铬离子、过渡金属离子、具有S2电子壳层的离子；优选的，所述发光离子对的添加方式为：加入含有发光离子对的可溶性硝酸盐。4.如权利要求1-3任一项所述的荧光磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述静置的时间为24h；或，步骤(1)和(2)中，所述恒温水浴的温度为20-40℃，优选为25℃；或，步骤(2)中，所述磷酸氢铵的添加量为：n(Ca)/n(P)＝0.5-4，优选为1.5；或，步骤(2)中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙康宁，葛平慧，郭跃东，成圆，李爱民，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37