一种磷酸钙纳米簇及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种磷酸钙纳米簇的制备方法，包括：将水溶性钙盐和聚天冬氨酸溶于水中，得到溶液A，水溶性钙盐和聚天冬氨酸的质量比为1：0.1～15；将水溶性磷酸盐和聚丙烯酸溶于水中，得到溶液B，水溶性磷酸盐和聚丙烯酸的质量比为1：0.1～15；将溶液A与溶液B缓慢混合并调节pH＝7～8，得到磷酸钙纳米簇。上述制备方法操作简单、原料易得、成本低廉、易于重复。本发明专利技术又提供了一种根据上述制备方法制备得到的磷酸钙纳米簇，为无定形态的凝胶状物质，粒径约为1nm。本发明专利技术还提供了一种根据所述的磷酸钙纳米簇在制备修复骨质疏松的药物中的应用。

A Calcium Phosphate Nanocluster and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a preparation method of calcium phosphate nanoclusters, which includes: dissolving water-soluble calcium salt and polyaspartic acid in water to obtain solution A, the mass ratio of water-soluble calcium salt and polyaspartic acid is 1:0.1-15; dissolving water-soluble phosphate and polyacrylic acid in water to obtain solution B, the mass ratio of water-soluble phosphate and polyacrylic acid is 1:0.1-15; and dissolving solution A and solution B. Calcium phosphate nanoclusters were obtained by slowly mixing and adjusting pH=7-8. The preparation method has the advantages of simple operation, easy access to raw materials, low cost and easy repetition. The invention also provides a calcium phosphate nano cluster prepared according to the above preparation method, which is an amorphous gel material with a particle size of about 1nm. The invention also provides an application of the calcium phosphate nanocluster in the preparation of drugs for repairing osteoporosis according to the said nanocluster.

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸钙纳米簇及其制备方法和应用
本专利技术涉及生物医药
，具体涉及一种磷酸钙纳米簇及其制备方法和应用。
技术介绍
骨是由定向结晶的羟基磷灰石(HAP)插入到网状结构的胶原纤维中，通过长时间的演化而形成的一种多级结构。自然界中的骨中，HAP会逐渐沿着胶原的长轴方向生长以形成连续的胶原纤维内矿化，这种通过多级层层组装的方法得到的具有多级结构的骨可以具有强大的硬度和韧性，并用来支撑生物体的各项生化功能。正常的骨中有30％左右的有机物，70％左右的无机物，这些有机-无机复合结构为骨骼提供了重要的生理功能。当骨中缺少HAP矿物后会导致骨质疏松症，它将会成为世界上最普遍、发病率最高的疾病之一。由于缺乏HAP矿物，骨质疏松症可以导致骨机械性能降低，甚至会引起骨折等。骨的微观结构破坏是由于骨的吸收与骨的形成之间的平衡被破坏，导致骨的形成能力小于吸收能力，从而破坏松质骨的骨小梁，使皮质骨变薄，这一系列变化导致骨的抗压能力下降而易于发生骨折。骨质疏松症可以发生在不同性别和任何年龄的人群，但是在老年男性和绝经后的女性中尤为常见。按照不同的发病原因，可以将骨质疏松症分为以下两大类型。一是原发性骨质疏松症，原发性骨质疏松症包括老年性骨质疏松症、绝经性骨质疏松症和特发性骨质疏松症三种类型。老年性骨质疏松症主要是大于70岁的老年人罹患的症状。绝经性骨质疏松症往往发生于绝经后5～10年的妇女，这是由于绝经后的女性体内雌激素水平降低，导致骨的吸收大于骨的形成。特发性骨质疏松症大部分发生在青少年，病因目前尚不明确。二是继发性骨质疏松症，继发性骨质疏松症主要指由于骨正常代谢或服用药物而产生的疾病。它主要分为营养性骨质疏松症，药物性骨质疏松症和内分泌性骨质疏松症。目前临床上主要通过直接观测法、X射线法和定量CT测试法来诊断骨质疏松症。骨质疏松症的临床表现为脊柱疼痛、变形以及骨折等等。临床上用于预防和治疗骨质疏松的药物主要有维生素D、双磷酸盐、阿仑膦酸钠以及钙片等等。但是这些药物往往治标不治本，不能从根本上治愈骨质疏松症。究其原因主要是骨质疏松症是由骨中HAP矿物减少而引起的，要想从根本上治疗骨质疏松症，还是要致力于提高骨中的矿物含量入手。已有文献报道，骨的多级结构是从小粒径的无定形态开始形成的，然后这种无定形态转化为直径为3～10nm的结晶态HAP，再通过层层组装而得到了具有良好机械性能的骨骼结构。因此，小尺寸的无定形态以及结晶态HAP在骨的形成过程中起着至关重要的作用。
技术实现思路
针对本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种磷酸钙纳米簇的制备方法，以水溶性钙盐和水溶性磷酸盐为原料，聚丙烯酸和聚天冬氨酸为稳定剂，可制备得到小粒径的磷酸钙纳米簇。该制备方法操作简单、原料易得、成本低廉、易于重复。得到的磷酸钙纳米簇可转化为结晶态HAP，可用于制备修复骨质疏松的药物。一种磷酸钙纳米簇的制备方法，包括：(1)将水溶性钙盐和聚天冬氨酸溶于水中，得到溶液A，水溶性钙盐和聚天冬氨酸的质量比为1：(0.1～15)；(2)将水溶性磷酸盐和聚丙烯酸溶于水中，得到溶液B，水溶性磷酸盐和聚丙烯酸的质量比为1：(0.1～15)；(3)将溶液A与溶液B缓慢混合并调节pH＝7～8，得到磷酸钙纳米簇。聚天冬氨酸用于和钙离子形成螯合物，稳定钙离子。聚丙烯酸和水溶性磷酸盐形成凝胶溶液，使最终形成的磷酸钙纳米簇具有凝胶性质。由于水溶性钙盐和水溶性磷盐分别先被聚天冬氨酸和聚丙烯酸所稳定起来，并且是将水溶性磷盐逐滴加入到水溶性钙盐中，滴加过程中Ca2+和含磷的酸根离子逐步释放，相互结合成磷酸钙纳米簇。由于聚天冬氨酸和聚丙烯酸的稳定作用，上述方法制备的磷酸钙纳米簇相对其它无定形磷酸钙更加稳定，并且粒径较小。步骤(1)中，优选地，所述的水溶性钙盐中的Ca和水溶性磷酸盐中的P的摩尔比为(0.5～1.5)：1。优选地，所述的水溶性钙盐为氯化钙。氯化钙不会引入氧化性酸或有毒物质，所以不会导致杂质出现，且得到的产物也不会因有毒而无法用于制备修复骨质疏松的药物。优选地，所述的溶液A中水溶性钙盐的浓度不大于0.1mol/L，钙离子浓度过高会在后续反应中引发沉淀。优选地，所述的聚天冬氨酸的相对分子质量为9～11kDa。加入的聚天冬氨酸过少会引起Ca2+沉淀，过多会导致有机物过量，影响后续实验。优选地，所述的水溶性钙盐和聚天冬氨酸的质量比为1：(1～10)。优选地，将水溶性钙盐和聚天冬氨酸分别配成水溶液后再混合均匀得到溶液A。步骤(2)中，所述的水溶性磷酸盐包括正磷酸盐、磷酸一氢盐或磷酸二氢盐中的一种或多种。优选地，所述的水溶性磷酸盐为磷酸一氢盐，因为磷酸一氢盐为弱碱性，可以起到酸碱缓冲作用，且不会对纳米簇的形成产生干扰作用。优选地，所述的溶液B中水溶性磷酸盐的浓度不大于0.1mol/L，浓度过高会引起后续的磷酸钙沉淀。优选地，所述的聚丙烯酸的相对分子质量为10～500kDa。低分子量的聚丙烯酸，如相对分子质量为1800Da或5100Da的聚丙烯酸，不能形成纳米簇。加入的聚丙烯酸过少会引起后续的磷酸钙沉淀，过多会导致有机物过量，影响后续实验。优选地，所述的水溶性磷酸盐和聚丙烯酸的质量比为1：(1～10)。所述的聚丙烯酸和聚天冬氨酸的浓度过高会导致有机物的比例增加，对终产物的有机-无机比例产生影响。步骤(3)中，优选地，所述的将溶液A与溶液B缓慢混合为将溶液B逐滴加入到溶液A中，或将溶液A逐滴加入到溶液B中。优选地，溶液A与溶液B混合后调节pH为中性，可用盐酸或氢氧化钠等常用的酸或碱来调节。本专利技术又提供了一种所述的磷酸钙纳米簇的制备方法制备得到的磷酸钙纳米簇。得到的磷酸钙纳米簇为透明的、无定形态的凝胶状物质，具有良好的流动性、注射性、生物相容性和成骨诱导性等，相对其它无定形磷酸钙更加稳定，并且粒径小，约为1nm。得到的磷酸钙纳米簇在室温放置七天以后，可以转变为结晶态的羟基磷灰石。正是由于其前期的稳定性以及后期的转变性，才使得该磷酸钙纳米簇可以用于胶原矿化、细胞分化等应用，用于制备修复骨质疏松的药物。通过所述的磷酸钙纳米簇修复的骨质疏松骨，与天然骨骼的结构相同，且取向与修复前的骨骼胶原一致，能与基底骨骼紧密结合，恢复骨质疏松前的力学性能。本专利技术还提供了一种所述的磷酸钙纳米簇在制备修复骨质疏松的药物中的应用。本专利技术与现有技术相比，主要优点包括：(1)所述的制备方法操作简单，原料易得，无污染，易于重复和工业化应用。(2)制备得到的磷酸钙纳米簇粒径小，约为1nm，具有良好的流动性、注射性、生物相容性和成骨诱导性等，可转化为结晶态HAP，可用于制备修复骨质疏松的药物。附图说明图1为实施例1的新合成的磷酸钙纳米簇的外观照片、电镜照片，以及室温放置不同天数后的磷酸钙纳米簇的外观照片和XRD图，图中标尺：a：1cm，b：5nm，c：1cm；图2为应用例1的磷酸钙纳米簇促进细胞分化的照片，图中标尺：200μm；图3为应用例2的磷酸钙纳米簇促进胶原矿化的照片，图中标尺：a：200nm，b～d：600nm；图4为应用例3的磷酸钙纳米簇促进骨质疏松骨修复的照片，图中标尺：b～e：100nm，f～i：300nm，j～m：200nm；图5为对比例1和对比例2的磷酸钙沉淀的外观照片，图中标尺：1cm。具体实施方式下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷酸钙纳米簇的制备方法，包括：(1)将水溶性钙盐和聚天冬氨酸溶于水中，得到溶液A，水溶性钙盐和聚天冬氨酸的质量比为1：0.1～15；(2)将水溶性磷酸盐和聚丙烯酸溶于水中，得到溶液B，水溶性磷酸盐和聚丙烯酸的质量比为1：0.1～15；(3)将溶液A与溶液B缓慢混合并调节pH＝7～8，得到磷酸钙纳米簇。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸钙纳米簇的制备方法，包括：(1)将水溶性钙盐和聚天冬氨酸溶于水中，得到溶液A，水溶性钙盐和聚天冬氨酸的质量比为1：0.1～15；(2)将水溶性磷酸盐和聚丙烯酸溶于水中，得到溶液B，水溶性磷酸盐和聚丙烯酸的质量比为1：0.1～15；(3)将溶液A与溶液B缓慢混合并调节pH＝7～8，得到磷酸钙纳米簇。2.根据权利要求1所述的磷酸钙纳米簇的制备方法，其特征在于，所述的水溶性钙盐中的Ca和水溶性磷酸盐中的P的摩尔比为0.5～1.5：1。3.根据权利要求1所述的磷酸钙纳米簇的制备方法，其特征在于，所述的溶液A中水溶性钙盐的浓度不大于0.1mol/L，溶液B中水溶性磷酸盐的浓度不大于0.1mol/L。4.根据权利要求1所述的磷酸钙纳米簇的制备方法，其特征在于，所述的水溶性钙盐和聚天冬氨酸的质量比为1：1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚沙沙，林贤丰，刘昭明，唐睿康，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33