多孔结构磷酸钙有机-无机复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及多孔结构磷酸钙有机‑无机复合材料及其制备方法，将含有水溶性钙盐以及二磷酸果糖的溶液调节至pH为7.5～9.5，在室温下反应，得到多孔结构的磷酸钙有机‑无机复合材料。

Porous calcium phosphate organic-inorganic composite and its preparation

【技术实现步骤摘要】
多孔结构磷酸钙有机-无机复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种多孔结构磷酸钙有机-无机复合材料及其制备方法。具体涉及一种采用磷酸果糖作为稳定剂和磷源，并在室温搅拌条件下制备多孔结构磷酸钙有机-无机复合材料的方法，以及由该方法制得的多孔结构磷酸钙有机-无机复合材料，属于生物材料制备领域。
技术介绍
磷酸钙是生物体的一种重要生物矿物，是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机组分，在生物体中发挥着至关重要的作用。人工合成的磷酸钙类材料，包括非晶磷酸钙和羟基磷灰石等物相，其成分与人体骨组织中的无机成分相同，因此具有良好的生物相容性、生物活性和生物可降解性。磷酸钙材料因其优异的性能，已经被广泛用于骨缺损修复、牙齿填充、药物输运以及基因转染等生物医学领域。磷酸钙材料因合成方法的不同，所得产物的形貌、尺寸、物相以及物理化学性能也会有所不同。非晶及弱结晶性的磷酸钙相对结晶磷酸钙，具有更好的生物活性和生物可降解性，因而广泛地应用于药物输运、蛋白吸附等生物医学领域。多孔结构的磷酸钙材料具有更高的比表面积，可提高其作为药物载体的装载效率和蛋白载体的吸附效率。磷酸钙材料的常用合成方法为共沉淀法和水热合成法，一般采用无机钙盐和无机磷盐为合成原料直接制备。水热合成法制备的磷酸钙产物结晶度及纯度高、分散性好、粒径和形貌都可调控，但是需要特殊的合成设备，耗时且产量低。共沉淀法简单快速，但形貌和物相难以控制，且极易转化成晶相的磷酸钙或羟基磷灰石。在反应体系中加入稳定剂，可以控制磷酸钙的结晶和物相，例如聚乙二醇、聚丙烯酸等聚合物作为稳定剂制备非晶磷酸钙粉末的方法，但聚合物添加量大，导致成本增加还会造成环境污染。专利文献1(CN102897734A)公开了一种磷酸钙纳米结构及其制备方法，以水溶性钙盐作为钙源、含磷生物分子作为磷源，通过微波辅助水热反应制得磷酸钙纳米结构。该方法虽然相对简单，但是需在高温下制备，需要特殊的微波反应装置。
技术实现思路
面对现有合成方法存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种直接在室温下，简便快速制备多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料的方法以及由该方法制得的多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料。本专利技术人经过锐意的研究认识到有机生物分子，例如二磷酸果糖及其水溶性盐，在室温条件下能对磷酸钙起到一定的物相稳定作用，延缓其向结晶相磷酸钙及羟基磷灰石转化，同时在中强度的碱性环境下，该生物分子在室温条件下即可水解释放出游离的磷酸根离子，与溶液中钙离子反应生成多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料。二磷酸果糖是人体细胞代谢产物，可提高材料的生物相容性/活性，其多孔结构可提高药物的装载能力。一方面，本专利技术提供一种多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料的制备方法，将含有水溶性钙盐以及二磷酸果糖的溶液调节至pH为7.5～9.5，在室温下反应，得到多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料。本专利技术中，以二磷酸果糖为磷源和稳定剂，利用其室温、中强度碱性环境中水解释放出游离的磷酸根离子与钙离子反应，制备的磷酸钙复合材料，具有弱结晶物相、多孔结构和有机-无机复合的特征。二磷酸果糖不但是磷酸钙生成过程中的磷源，而且也是其多孔结构的调控剂。多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料具有药物装载的能力和良好的生物可降解性。本专利技术的方法对扩展磷酸钙类生物材料的制备以及应用范围具有重要的科学意义和应用价值。较佳地，所述二磷酸果糖为二磷酸果糖三钠盐和/或其水合物。较佳地，所述水溶性钙盐选自氯化钙及其水合物、硝酸钙及其水合物、乙酸钙及其水合物中的至少一种。较佳地，水溶性钙盐和二磷酸果糖的摩尔比为1:5～30:1，优选为6:1～1:2，更优选为1.67:1。较佳地，所述溶液中，所述水溶性钙盐的摩尔浓度为0.01～1摩尔/升，优选为0.05～0.5摩尔/升；所述二磷酸果糖的摩尔浓度为0.01～0.4摩尔/升，优选为0.05～0.2摩尔/升。较佳地，反应时间为2小时到6天，优选为2～10小时。第二方面，本专利技术提供由上述任一制备方法制备的多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料，所述复合材料含有弱结晶的磷酸钙和二磷酸果糖，且为多孔结构。弱结晶的磷酸钙具有更好的生物活性和生物可降解性，二磷酸果糖可提高材料的生物相容性/活性，多孔结构可提高药物的装载能力。因此，本专利技术提供的复合材料兼具优良的生物活性、生物可降解性、生物相容性/活性和药物装载能力。较佳地，所述复合材料为多孔球状结构，尺寸为100～800纳米。较佳地，多孔结构中，孔的尺寸为4～8纳米。本专利技术提供的多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料的形貌规整、尺寸均匀，尤其适合应用于药物输运和蛋白吸附等生物医学领域。又，本专利技术的制备工艺以及操作简单、方便、快速，不需要特殊复杂的设备，极易实现工业化生产。通过本专利技术所述制备方法制备的多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料，作为生物医用材料，用于药物输运、硬组织修复等领域将具有良好的应用前景。附图说明图1为实施例1所得的复合材料的扫描电镜(SEM)照片。图2为实施例1所得的复合材料的透射电镜(TEM)照片。图3为实施例1所得的复合材料的X射线(XRD)衍射图，图中，CaPs表示磷酸钙有机无机复合材料，HAP表示羟基磷灰石。图4为实施例1所得的复合材料的红外吸收光谱(FTIR)图，图中，CaPs表示磷酸钙有机无机复合材料，FBP表示二磷酸果糖三钠盐。图5为实施例1所得的复合材料与MC3T3-E1细胞共培养1、2、3天的细胞增殖情况，图中，CaPs表示磷酸钙有机无机复合材料。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本公开中，以水溶性钙盐和二磷酸果糖为原料，在液相体系中在室温搅拌下，通过调控反应体系的pH使得二磷酸果糖水解释放出游离的磷酸根与钙离子反应，制备多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料。其中，二磷酸果糖可以兼作物相稳定剂、磷源和多孔结构调控剂。具体而言，二磷酸果糖水解释放出游离的磷酸根与钙离子反应，而且，二磷酸果糖能对磷酸钙起到一定的物相稳定作用，延缓其向结晶相磷酸钙及羟基磷灰石转化，同时，二磷酸果糖还能够调控所得复合材料的多孔结构。二磷酸果糖的水解产物会与溶液中的钙离子和磷酸根离子结合，一起形成纳米磷酸钙有机无机多孔结构。复合产物中的有机组分有助于其形成多孔结构，有机组分的含量会影响复合材料的多孔结构。水溶性钙盐可采用本领域常用的水溶性钙盐，例如氯化钙、硝酸钙、乙酸钙等，应理解可采用一种水溶性钙盐，也可采用两种以上的水溶性钙盐；此外还应理解可以采用水溶性钙盐水合物，例如CaCl2·2H2O。在此，二磷酸果糖是指二磷酸果糖和/或二磷酸果糖盐。二磷酸果糖盐可选自二磷酸果糖三钠盐、二磷酸果糖三钾盐以及水合物中的至少一种。一实施方式中，水溶性钙盐和二磷酸果糖的投料摩尔比可为1:5～30:1，优选为1:2～6:1，更优选为1:5～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料的制备方法，其特征在于，将含有水溶性钙盐以及二磷酸果糖的溶液调节至pH为7.5～9.5，在室温下反应，得到多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料的制备方法，其特征在于，将含有水溶性钙盐以及二磷酸果糖的溶液调节至pH为7.5～9.5，在室温下反应，得到多孔结构的磷酸钙有机-无机复合材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二磷酸果糖为二磷酸果糖三钠盐和/或其水合物。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性钙盐选自氯化钙及其水合物、硝酸钙及其水合物、乙酸钙及其水合物中的至少一种。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，水溶性钙盐和二磷酸果糖的摩尔比为1:5～30:1，优选为6:1～1:2，更优选为1.67:1。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶液中，所述水溶性钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，姜莹莹，郑龙坡，
申请(专利权)人：上海市第十人民医院，
类型：发明
国别省市：上海;31