羟基磷灰石空心微球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种羟基磷灰石空心微球及其制备方法，本发明专利技术以水溶性钙盐和磷酸盐为原料，以水为溶剂，且以DNA作为模板剂，通过水热反应制备所述羟基磷灰石空心微球。在本发明专利技术中，通过改变DNA的加入量，可以有效调节羟基磷灰石空心球的直径以及空腔的大小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。具体涉及一种采用DNA作为模板剂辅助制备羟基磷灰石空心微球的方法，属于生物材料制备领域。
技术介绍
羟基磷灰石具有与人的骨骼和牙齿相似的无机成分，所含钙和磷元素是细胞生长所必需的营养元素，其良好的生物活性、生物相容性以及生物可降解性使其常应用于骨骼的替代材料、药物的输运载体以及基因的转染等生物医学领域。羟基磷灰石由于合成方法的不同，具有不同的结晶性、尺寸、形貌以及物理化学性质，因而具有不同的用途。目前，各种不同的方法被应用到制备不同形貌的羟基磷灰石纳 米结构。例如用水热方法合成羟基磷灰石纳米颗粒、用无表面活性剂的溶剂热法合成羟基磷灰石纳米线/纳米管有序阵列、以及用超声辅助的均匀沉淀法合成羟基磷灰石纳米棒等坐寸ο在众多羟基磷灰石纳米结构之中，羟基磷灰石空心微球由于其特殊的结构，以及大的比表面积和高的药物装载能力，使其成为生物医用材料用于药物装载释放和组织工程等领域的理想材料。现有文献报道有利用微波辅助水热法、溶剂热法、离子辅助钙化等方法合成羟基磷灰石空心球。CN100398433C公开一种羟基磷灰石空心微球的制备方法，其先制备羟基磷灰石料浆，加入碳酸氢铵作为添加剂，然后通过喷雾干燥结合热处理得到纳米晶粒组成的羟基磷灰石空心微球。CN100584389C则采用十六烷基三甲基溴化铵(CATB)为模板剂来制备空心球状纳米羟基磷灰石。CN101759169A则通过微波加热水热处理制备磷酸钙/羟基磷灰石纳米结构空心微球。CN102557471A则通过在空心玻璃微球上涂层来制备羟基磷灰石空心微载体。虽然目前羟基磷灰石空心微球的制备研究较为活跃，然而目前还没有一种简单低成本的合适方法来控制羟基磷灰石空心球的直径，以及调控空腔的大小。
技术实现思路
面对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种可有效调节羟基磷灰石空心球的直径以及空腔的大小的新颖的制备方法。本专利技术人经过锐意的研究认识到利用DNA在高温条件下的水解留下空穴可作为羟基磷灰石空心微球的模板剂，此外，该法还有望改善制得的羟基磷灰石空心微球生物学性能，增强羟基磷灰石的药物装载能力。在此，本专利技术提供羟基磷灰石空心微球的制备方法，其中，以水溶性钙盐和磷酸盐为原料，以水为溶剂，且以DNA作为模板剂，通过水热反应制备所述羟基磷灰石空心微球。本专利技术以DNA作为模板剂，一方面利用其在高温条件下水解留下空穴形成空心微球，同时还可利用DNA及其水解产物将有机分子引入到羟基磷灰石中，增强羟基磷灰石的药物装载能力，从而获得一种羟基磷灰石空心微球。而且在本专利技术中，通过改变DNA的加入量，可以有效调节羟基磷灰石空心球的直径以及空腔的大小。该方法对扩展磷酸钙类生物材料的应用范围具有重要的科学意义和应用价值。此外，本专利技术采用的原料简单易得、成本较低、操作简便易控、适合规模生产。优选地，在本专利技术的方法中，所述水溶性钙盐和磷酸盐的摩尔比可为5 :3，DNA的质量浓度可为O. I I. 5克/升，水溶性钙盐的摩尔浓度可为O. 005 O. 2摩尔/升。较佳地，控制反应液pH值为4 6。又，所述水热反应的反应温度可为100 180°C，反应时间可为6 30小时。 在本专利技术中，所述水溶性钙盐可采用氯化钙和/或其水合物、硝酸钙和/或其水合物、和/或乙酸钙和/或其水合物。在本专利技术中，所述的磷酸盐可采用磷酸钠和/或其水合物、磷酸二氢钠和/或其水合物、磷酸氢二钠和/或其水合物、磷酸钾和/或其水合物、磷酸二氢钾和/或其水合物、磷酸氢二钾和/或其水合物、磷酸铵和/或其水合物、磷酸二氢铵和/或其水合物、和/或磷 酸氢二铵和/或其水合物。另一方面，本专利技术还提供一种上述方法制备的羟基磷灰石空心微球，其中，所述羟基磷灰石空心微球的空间尺寸随着DNA加入量的改变而可调节。优选地，所述羟基磷灰石空心微球的空间尺寸可为O. 2 I. 8微米。又，所述羟基磷灰石空心微球的直径为I 5微米。本专利技术提供的羟基磷灰石空心微球形貌和尺寸可控，而且空间尺寸可随着DNA加入量的改变而可调节，尤其适合应用于药物输运、蛋白吸附、基因转染等生物学领域。又，本专利技术的制备工艺简单、操作方便，不需要复杂昂贵的设备，易于实现工业化生产。通过本专利技术所述制备方法制备的羟基磷灰石空心微球作为生物医用材料用于药物输运、蛋白吸附和基因转染等领域将具有良好的应用前景。附图说明图I为羟基磷灰石空心微球的制备原理示意 图2为不同水热反应条件下获得样品的X射线衍射(XRD) 图3为实施例I中样品的透射电镜(TEM)照片； 图4为实施例2中样品的透射电镜(TEM)照片； 图5为实施例3中样品的透射电镜(TEM)照片； 图6为实施例4中样品的扫描电镜(SEM)照片； 图7为实施例5中样品的扫描电镜(SEM)照片； 图8为实施例6中样品的扫描电镜(SEM)照片； 图9为实施例2中样品对疏水性药物布洛芬的装载量计算结果； 图10为实施例2中样品装载布洛芬后在磷酸缓冲溶液中的释放结果； 图11为实施例2中样品与对比样对牛血红蛋白的吸附曲线； 图12为实施例2中样品与对比样对牛血红蛋白的脱附曲线。具体实施例方式以下结合附图及下述具体实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式和/或附图仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术提供了一种生物医用羟基磷灰石空心微球及其DNA辅助制备方法。采用普通的水溶性钙盐和磷酸盐为原料，即、以水溶性钙盐作为钙源、磷酸盐作为磷源，以水为溶齐U，通过DNA辅助水热反应制得羟基磷灰石空心微球。其主要原理如附图I所示，即利用DNA生物分子在溶液中形成的表面带有DNA链段的球形粒子I作为模板，通过静电相互作用吸附钙离子2 (Ca2+)在DNA粒子表面，并在表面与磷酸根离子3形成羟基磷灰石纳米片，在水热条件下DNA分子水解并留下空腔，从而形成羟基磷灰石空心微球4。通过控制反应体系中DNA的加入量，可以有效控制羟基磷灰石空心微球空腔的大小。作为水溶性钙盐可采用常用的水溶性钙盐，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 · 2H20。所述的磷酸盐可采用常见的磷酸盐，包括但不限于磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵。应理解可采用一种磷酸盐，也可采用两种以上的磷酸盐；此外还应理解可以采用磷酸盐水合物，例如Na2HPO4 · 12H20。 下面说明本专利技术方法的步骤 Cl)液相反应体系的配制以水溶性钙盐(如CaCl2, C4H6O4Ca · H2O, Ca(NO3)2)和磷酸盐(如NaH2PO4, Na2HPO4, KH2PO4, K2HPO4)为原料，以水为溶剂，加入一定量的DNA。其中，水溶性钙盐和磷酸盐的摩尔比为5:3，DNA的质量浓度为O. 1-1. 5克/升，控制水溶性钙盐浓度为O. 005摩尔/升-O. 2摩尔/升，调节pH值为4 6，室温下混合均匀。这里，优选将水溶性钙盐和磷酸盐分别溶于水中，先将DNA加至水溶性钙盐的水溶液并调节pH至4 6，然后将形成的磷酸盐水溶液加(例如滴加)至水溶性钙盐的水溶液。更优选地，在整个添加过程中，混合溶液的pH为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羟基磷灰石空心微球的制备方法，其特征在于，以水溶性钙盐和磷酸盐为原料，以水为溶剂，且以DNA作为模板剂，通过水热反应制备所述羟基磷灰石空心微球。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱英杰，漆超，陈峰，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：