本发明专利技术涉及掺杂有Fe2+离子和Fe3+离子的羟基磷灰石，所述Fe2+离子和Fe3+离子部分地替代晶格中的钙离子。所述羟基磷灰石特征在于，通过施加34Oe的磁场测量的0.05至8emu/g的固有磁性，这是由于在HA的晶格中存在磁性纳米畴，考虑到存在小于约3体积%的有限量的第二磁性相。所述固有磁性羟基磷灰石能够承载选自下列中的生物物质：蛋白质、基因、干细胞、生长因子、血管生成因子、活性物质和药物，在外磁场的控制下，作为生物物质或药物的载体和释放剂，作为诊断中的造影剂或者用于骨或骨软骨再生。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固有磁性的羟基磷灰石本专利技术涉及固有磁性的羟基磷灰石及其在骨和骨软骨重建中的用途，作为用于生物物质和/或药物的载体以及作为诊断中的造影剂的用途。羟基磷灰石(HA)、Ca10(PO4)6(OH)2是骨组织的主要矿物成分。由于其对生物物质的高生物相容性和天然亲和性，羟基磷灰石常常用于骨和骨软骨替代/再生应用中以及作为用于蛋白质、基因、干细胞、生长因子、活性物质等的载体。众所周知，羟基磷灰石具有包含磷酸根离子、羟基离子和钙离子的六方晶格，所述钙离子具有六价或四价配位(6h和4f位置)。还众所周知的是，羟基磷灰石的结构能够适应在磷酸根离子、羟基离子和钙离子位置处的各种类型的离子替代，而在结构中不发生任何崩溃。换言之，羟基磷灰石是一种能够在不会导致其相劣化的情况下掺杂有不同类型离子的材料。除了旨在增强其关于构成骨组织的矿物相的仿生性质而进行的羟基磷灰石掺杂以外，已经利用能够赋予磁性的离子进行多种替代，例如Fe、Co、Mn和La。具体地，Mayer等人(Journal of Inorganic Biochemistryl992, 45，129-133)报告了使用Fe (NO3) 3作为试剂来合成掺杂有三价铁离子的羟基磷灰石(Fe3+HA)。根据该作者， 三价铁离子并未被纳入到磷灰石晶格内而是以FeOOH的形式存在于磷灰石自身中。Wu 等人(Nanotechnology2007, 18, 165601-10)报告了使用 FeCl25KH2O 作为 Fe2+离子源来合成掺杂有亚铁离子的羟基磷灰石(Fe2+HA)。然而，他们仅在羟基磷灰石伴随有第二磁性相(磁铁矿)形成的情况下获得具有磁性的产物。Ming Jang 等人(Review, Condensed Matter and Materials Physics, 2002，66，224107-224115)利用 Fe2+ 和 Fe3+ 离子掺杂羟基磷灰石，从 Ca(NO3)2 和 Fe(NO3)2溶液开始，逐滴添加到磷酸铵溶液中。该论文没有提供关于羟基磷灰石的可能的固有磁化的任何启示。与用于骨或骨软骨(osteocartilage)再生的支架使用相联系的最相关的限制之一在于控制在支架植入部位处的细胞分化和血管生成过程的发展和速度的困难。这些过程获益于骨组织生长因子和血管生成因子向植入部位迁移的速度。根据患者的需求并且对于延长的时段，控制特定因子朝向植入部位的迁移对于有利于假体的骨整合和骨组织的再生而言是特别重要的，并且由此对于患者的愈合而言是特别重要的。因此，在该领域中，存在对用于生物物质和药物的载体和释放系统的强烈感受到的需求，其能够控制生长因子、血管生成因子或其他能促进和加速骨整合和骨再生的生物物质的迁移。还感受到对如下药物载体系统的需求，所述药物载体系统能够以精确和准确的方式被引导以便以选择性的方式且根据真实的合格定量要求而仅在受病理影响的部位直接释放药物。 在本领域中，还存在对用于骨和骨软骨再生的假体的需求，所述假体同时是生物相容性的并且能够通过位于患者身体外部的控制系统在特定植入位置进行体内操纵和约束，从而消除目前对侵入性的固定系统的需要。通过如所附权利要求书中概述的固有磁性羟基磷灰石以及用于获得其的方法而解决了这种需求。下面还参照附图来阐释本专利技术的详细描述，其中-附图说明图1示出了用铁离子替代的HA样品的形态；-图2示出了在40°C下在Fe3+离子存在下合成的HA样品(Fe/Ca比率=0.20)的 XRD分析；-图3示出了无掺杂HA和在不同温度[D=25°C;E=40°C;F=60°C]下通过添加Fe2+ 离子合成的HA (Fe/Ca=0. 20)的RX衍射图；以符号 标记的峰对应于磁铁矿相(Fe3O4)；-图4示出了无掺杂HA和在40°C下通过添加Fe3+和Fe2+离子所产生的HA(Fe/ Ca=O. 20) (H)的 XRD 图样；-图5A和图5B分别示出了样品E(黑色箭头表示磁铁矿颗粒)和样品H的低分辨率TEM图像；共用的方块包含放大的TEM图像，该图像示出了两个样品中纳米空隙的存在；-图6展示了TEM显微图像的高分辨率细节，该显微图像示出了沿着HA的轴线 [2，O, I]观察的样品E或H的代表性颗粒；黑色箭头指示由图像(方块)的傅立叶变换所获得的HA晶格的c轴线的方向，而白色箭头指向颗粒的非晶区域；-图7展示了一幅TEM图像，该TEM图像示出了在辐射损伤之后样品E的颗粒；图像的较暗区域对应于富铁的纳米相；-图8示出了对于样品E和H所获得的磁化强度值与XRD图样之间的关系；-图9A和图9B示出了在700°C下处理的材料的低分辨率TEM图像A)样品Et；B) 样品Ht (箭头指不富铁相)；-图10示出了样品H在IOOOe的外加磁场下的磁性ZFC-FC曲线；箭头指示阻挡温度(Tb);-图11示出了在300K下样品H的磁性(magnetism)与所施加磁场的函数关系。本专利技术涉及固有磁性的羟基磷灰石，其特征在于，通过施加340e的磁场所记录的范围为从O. 05至8emu/g、优选地为O.1至5emu/g的磁化强度程度。具体地，本专利技术的羟基磷灰石掺杂有Fe2+和Fe3+离子，所述Fe2+和Fe3+离子部分地替代晶格中的钙。羟基磷灰石晶格中的Fe3YFe2+比率范围为从I至4，优选地为从2至3. 5。本专利技术的羟基磷灰石是固有磁性的，即其实质上由于Fe3+和Fe2+离子掺杂晶格而被赋予磁性能，所述Fe3+和Fe2+离子以一定量、在对等位置、以晶格中的氧化状态/位置关系并且以特定的配位状态替代(部分地)钙以便产生磁性。在不受任何理论约束，认为该磁性是由于很小的结构畴在掺杂HA晶格中的存在所致，所述结构畴类似于磁铁矿的结构并且能够激活对超顺磁性负责的机制。对结构模型的XRD分析和计算机模拟已经表明了这两种Fe物质均位于钙替代位置而非处于HA晶格中的间隙位置处的明显指示。`配位数为6的Ca (2)位置和配位数为4的Ca (I)位置以对等的关系被占据从而向粉末赋予磁化率(magnetic susceptibility)。TEM研究、以及磁测量证实了 HA的新磁性相以及与磁铁矿类似的纳米簇的存在。该新相为畸变/无序的羟基磷灰石，具有Fe2+ (处于其名义的二价状态)和Fe3+ (偏离于其名义的三价状态)，在表面和整体水平上组织并且配位以在HA本身中产生磁性。本专利技术的羟基磷灰石能够包含低于约3体积％的第二磁性相(例如，磁铁矿型第二相)的量。优选地，第二磁性相的量为< 2体积％。与本专利技术羟基磷灰石一起存在的低量第二相表明大多数铁离子用于掺杂替代HA 晶格中的钙，并且它们中的仅仅一小部分有助于形成具有磁性能的铁氧化物(如磁铁矿)。由于第二磁性相例如磁铁矿的低量，本专利技术的掺杂羟基磷灰石维持了无掺杂羟基磷灰石所特有的良好生物相容特性。实际上，第二磁性相的量越高，羟基磷灰石的生物相容性越低。本专利技术的羟基磷灰石优选具有范围从1. 5至1. 9的(Fe+CaVP比率。该值接近无掺杂HA中的Ca/P的比例。范围为从1. 5至1. 9的(Fe+Ca)/P比率表明使用铁离子作为钙的替代物进行掺杂没有在材料的化学结构中引起大的改变，所述材料甚至在掺杂之后也保留无掺杂羟基磷灰石所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.29 IT 2010A0014201.一种在晶格中包含钙离子和磷酸根离子的羟基磷灰石，其特征在于，其掺杂有Fe2+离子和Fe3+离子，所述Fe2+离子和Fe3+离子以I至4的定量比率Fe3+/Fe2+部分替代所述晶格中的所述钙离子，其具有因羟基磷灰石的晶格中存在磁性纳米畴而致的、通过施加340e的磁场所测定的O. 05至8emu/g的磁性，并且其含有低于约3体积％的第二磁性相的量。2.根据权利要求1所述的羟基磷灰石，其中所述磁性为通过施加340e的磁场而记录的O.1 至 5emu/g。3.根据权利要求1或2所述的羟基磷灰石，其中所述比率Fe3YFe2+为2至3.5。4.根据权利要求1至3中任一项所述的羟基磷灰石，包含<2体积％的第二磁性相的量。5.根据权利要求1至4中任一项所述的羟基磷灰石，具有1.5至1. 9的比率(Fe+Ca)/P。6.根据权利要求1至5中任一项所述的轻基磷灰石,其形式为具有5-10nm至20_30nm的宽度和长达80-150nm长度的纳米颗粒，或者其形式为所述纳米颗粒的聚集物/团粒。7.根据权利要求6所述的羟基磷灰石，其中所述纳米颗粒包含2-5nm的球形空隙。8.根据权利要求1至7中任一项所述的羟基磷灰石，承载有选自下组中的生物物质蛋白质、基因、干细胞、生长因子和血管生成因子构成的组中选取；或者承载有活性物质或药物。9.仿生骨或骨软骨替代物，其包含如权利要求1至8中任一项所述的羟基磷灰石。10.根据权利要求1至8中...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·坦皮埃里，E·兰蒂，M·桑缀，D·普莱萨托，J·里瓦斯瑞，M·巴尼奥夫雷洛佩斯，M·马尔卡奇，
申请(专利权)人：国家研究委员会，法恩扎FIN陶瓷股份公司，
类型：
国别省市：
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