磷酸钙纳米结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种磷酸钙纳米结构及其制备方法，所述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所述磷酸钙纳米结构粉体，其中所述含磷生物分子为磷酸果糖或磷酸果糖盐。发明专利技术制得的无定形磷酸钙纳米多孔球、羟基磷灰石纳米棒、以及无定形磷酸钙/羟基磷灰石复合纳米球三种不同的纳米结构可广泛应用于生物医学以及组织工程等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磷酸钙纳米材料的制备方法及其应用。具体涉及一种采用磷酸果糖或磷酸果糖盐作为磷源来合成无定形磷酸钙纳米球、羟基磷灰石纳米棒、无定形磷酸钙/羟基磷灰石复合纳米球的制备方法，属于生物材料制备与应用领域。
技术介绍
磷酸钙是人体骨骼和牙齿最主要的无机成分，人工合成磷酸钙由于与生物磷酸钙具有相似的组成和结构，因此具有良好的生物活性、生物相容性以及生物可降解性，并被广泛应用于骨骼的替代材料、药物的运输载体以及基因的转染等生物医学领域。无定形磷酸钙作为水溶液中沉积磷酸钙的最初物相，其与晶态磷酸钙(如结晶性良好的羟基磷灰石)相比，具有更好的生物活性和生物可降解性，并能促进成骨细胞的粘附 和骨传导，因而广泛应用于药物输运、蛋白吸附、基因转染等生物医学领域。羟基磷灰石作为一种主要的晶态磷酸钙，同样具有优良的生物活性和生物可降解性，并被广泛应用于骨移植、硬组织修复和牙齿填料等组织工程领域。一直以来，研究者在制备磷酸钙生物材料方面作了大量的研究，比较常见的方法是在制备磷酸钙的水溶液中添加稳定剂。例如CN100428963C公开一种无定形磷酸钙粉末的制备方法，其采用聚乙二醇、均丙烯酸等聚合物作为稳定剂，但聚合物添加量大、造成成本增加和环境污染，而且其制备温度限制较严。又如CN100445201C公开一种纳米非晶态磷酸钙粉末的制备方法，其采用环糊精等有机物作为稳定剂，但该法操作时间较长。此外，传统人工合成磷酸钙生物材料大多采用无机磷源和钙源直接反应，并用表面活性剂来调控形貌。该方法加入的表面活性剂需要在后续处理中清洗干净，因此增加了生产成本，并造成环境污染。目前还很少有文献中报道用有机生物磷源来合成磷酸钙生物材料。
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制备多种物相和形貌的磷酸钙生物材料的方法。本专利技术人经过锐意的研究认识到有机生物磷源,例如二磷酸果糖三钠盐，在高温条件下水解能产生磷酸根离子，其与溶液中加入的钙离子结合形成磷酸钙纳米结构。通过调节实验过程中的反应时间和反应温度，可以获得无定形磷酸钙纳米多孔球、羟基磷灰石纳米棒、以及无定形磷酸钙/羟基磷灰石复合纳米球三种不同的纳米结构。同时有机磷源及其水解后的产物可引入到磷酸钙纳米结构中，还有望改善磷酸钙纳米结构的生物学性能，增强磷酸钙作为药物载体的药物装载能力。在此，本专利技术提供一种有机磷源合成磷酸钙纳米结构的制备方法，其中，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所述磷酸钙纳米结构。本专利技术以含磷生物分子作为有机磷源，一方面利用其在高温条件下的水解特性产生磷酸根离子以与钙离子结合形成磷酸钙纳米结构，同时还可利用含磷生物分子及其水解后的产物对所产生的磷酸钙进行形貌调控。这样含磷生物分子可兼具磷源和调控剂的作用，无需额外加入表面活性剂。此外，含磷生物分子本身生物降解性能好，环境友好。本专利技术制得的无定形磷酸钙纳米多孔球、羟基磷灰石纳米棒、以及无定形磷酸钙/羟基磷灰石复合纳米球三种不同的纳米结构可广泛应用于生物医学以及组织工程等领域。本专利技术的方法对扩展磷酸钙类生物材料的制备和应用具有重要的科学意义和实用价值。优选地，所述含磷生物分子为磷酸果糖或磷酸果糖盐。例如二磷酸果糖三钠盐和/或其水合物。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。 优选地，所述水溶性钙盐和含磷生物分子的摩尔比为2:1 5:1。在本专利技术中，将所述水溶性钙盐和含磷生物分子分别溶于水中，调节水溶性钙盐的水溶液的pH至9 11，并将形成的含磷生物分子的水溶液加至水溶性钙盐的水溶液。其 中所述水溶性钙盐的摩尔浓度优选为O. 001 O. 5摩尔/升。在本专利技术中，优选地，微波辅助水热反应的反应温度可为100 200°C，反应时间可为5分钟到I小时。采用微波辅助水热反应，反应易控，反应时间短。另一方面，本专利技术还提供三种由上述方法制备的磷酸钙纳米结构，其中包括无定形磷酸钙纳米多孔球、羟基磷灰石纳米棒、以及无定形磷酸钙/羟基磷灰石复合纳米球。本专利技术提供的磷酸钙纳米结构的物相、形貌和尺寸可控，例如纳米结构的物相和形貌可通过更改反应时间和温度进行调节。又，本专利技术的无定形磷酸钙纳米球的表面具有多孔结构，且孔的尺寸在40纳米以下。而羟基磷灰石纳米棒的尺寸均匀，直径大约在20纳米左右。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磷酸钙纳米结构作为生物医用材料用于药物输运、基因转染、硬组织修复等领域将具有良好的应用前景。附图说明图IA为二磷酸果糖三钠盐的分子结构式； 图IB示出微波合成磷酸钙纳米结构的示意 图2为不同实验条件下制得样品的X射线(XRD)衍射 图3为不同实验条件下制得样品的傅里叶转换红外光谱(FTIR) 图4为实施例I中样品的扫描电镜(SEM)照片； 图5为实施例2中样品的扫描电镜(SEM)照片； 图6为布洛芬正己烷溶液在实施例2中样品药物装载前后的紫外-可见吸收曲线； 图7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曲线； 图8为实施例3中样品的扫描电镜(SEM)照片； 图9为实施例4中样品的扫描电镜(SEM)照片； 图10为实施例5中样品的扫描电镜(SEM)照片； 图11为实施例6中样品的扫描电镜(SEM)照片； 图12为实施例7中样品的扫描电镜(SEM)照片。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。本专利技术采用水溶性钙盐和含磷生物分子为原料，即以水溶性钙盐作为钙源、含磷生物分子作为磷源，以水为溶剂，通过微波辅助水热反应制得所述磷酸钙纳米结构。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。作为含磷生物分子可采用磷酸果糖和/或磷酸果糖盐，例如二磷酸果糖三钠盐，应理解可以使用其水合物，此外，应理解也可使用其他合适的磷酸果糖盐。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)和含磷生物分子(例如二磷酸果糖三钠盐，参见图1A)为原料，以水为溶剂。其中，水溶性钙盐和含磷生物分子的摩尔比可为2:1 5:1，例如10:3，控制水溶性钙盐浓度为O. 001 O. 5摩尔/升，例如O. 025摩尔/升，调节pH值为9 11。室温下搅拌，得到含钙离子和二磷酸果糖三钠盐(参见图1B)的均一澄清溶液。这里，优选将水溶性钙盐和含磷生物分子分别溶于水中，先将水溶性钙盐的水溶液的pH调节至9 11，然后将形成的含磷生物分子的水溶液加(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9 11。然而应理解，可以采用其它常用混合方式，例如并不将水溶性钙盐和含磷生物分子分别制成溶液再混合，而是将水溶性钙盐和含磷生物分子固体先后或同时加入水，优选去离子水中，搅拌形成溶液。可以采用氨水或氢氧化钠水溶液调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸钙纳米结构的制备方法，其特征在于，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所述磷酸钙纳米结构粉体，其中所述含磷生物分子为磷酸果糖或磷酸果糖盐。

【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：