專利名稱：一種在水溶液中制備高分散性納米羥基磷灰石溶膠的方法
一種在水溶液中制備高分散性納米羥基磷灰石溶膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米羥基磷灰石生物材料領(lǐng)域，特別是一種利用檸檬酸鈉和六偏 磷酸鈉作為分散劑，采用兩步法在水溶液中制備高分散性納米羥基磷灰石溶膠的 方法。
背景技術(shù)：
羥基磷灰石以其優(yōu)良的生物相容性和離子吸附性能， 一直受到人們的重視， 其應(yīng)用方面的研究一直是一個科學(xué)熱點，特別是納米羥基磷灰石在生物材料、癌 癥抑制、藥物載體等領(lǐng)域具有相當誘人的潛力。但是由于納米顆粒本身超高的比 表面積使得它非常容易團聚，從而極大抑制了其在相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用和開發(fā)。雖然巳 經(jīng)有人利用有機表面活性劑或一些無機分散劑在制備羥基磷灰石水系分散體系上 己經(jīng)有一定的進展。但是都會出現(xiàn)兩個問題 一個就是不能在較高的反應(yīng)溫度上 合成羥基磷灰石納米顆粒溶膠，這樣就算是制備出了羥基磷灰石溶膠，其顆粒的 結(jié)晶度、顆粒形貌都不是很好；另一個就是可能利用的表面活性劑或者穩(wěn)定劑有
很大的毒性，即使制備成溶膠也無法在生物及相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用。
本發(fā)明的溶膠體系不僅有可能對現(xiàn)有的羥基磷灰石生物材料性能進行一次大 改善，而且在癌癥抑制、藥物載體、靶向用藥、藥物緩釋等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有極其重 要的意義，同時其潛在和未被發(fā)現(xiàn)的性能和特性都是我們渴望去探索的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種在水溶液中制備高分散性 納米羥基磷灰石溶膠的方法，該方法利用檸檬酸鈉和六偏磷酸鈉為分散劑，采用兩歩 法為工序，不僅可以在很大溫度范圍內(nèi)能制備高分散性的羥基磷灰石溶膠，而且使用 的穩(wěn)定劑基本無毒，對環(huán)境完全無害。
本發(fā)明為解決上述問題所采用的方案是設(shè)計一種在水溶液中制備高分散性納
米羥基磷灰石溶膠的方法。其特征在于所述方法包括以下步驟
(1) 將濃度O. 5-1. OM的可溶性鈣鹽溶液加入到濃度為O. 01-0. 03g/ml檸檬酸 鈉溶液中，強烈攪拌并升溫至80-10(TC;
(2) 20-40min后，以不大于50ml/h的速度向上述混合溶液中滴加濃度為鈣鹽 溶液濃度2/3，體積與之相等的可溶性磷酸鹽溶液；
(3) 將上述混合溶液緩慢升溫至70-95'C，恒溫保持2h，并持續(xù)攪拌，反應(yīng) 結(jié)束后，自然冷卻；待反應(yīng)體系降至室溫，把與反應(yīng)體系相同體積的無水乙醇加 入到反應(yīng)體系中后靜置，30分鐘后使用離心機離心10分鐘(4000r/m)，將沉淀物 用去離子水洗凈；
(4) 將洗凈的新鮮沉淀物用離子水攪拌分散的同時，加入六偏磷酸鈉溶液， 直至體系顏色從純白變?yōu)槲淄噶痢?br> (5) 再將此體系中加入同體積的無水乙醇后靜置，30分鐘后使用離心機離 心10分鐘(4000r/m)，將沉淀物用去離子水洗凈，然后在去離子水中攪拌分散IO 分鐘，得到納米羥基磷灰石為直徑10-20nm長100-300nm棒狀顆粒，高分散性的溶 膠。
所述步驟(1)中的可溶性鈣鹽溶液可以取硝酸鈣或醋酸鈣溶液中的一種。 所述步驟(2)中的可溶性磷酸鹽溶液可以取磷酸銨或磷酸氫二鈉溶液中的一種。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于工藝簡單，實驗條件要求不高，無需昂貴設(shè)備，同時 也不引入有機表面活性劑，所使用的穩(wěn)定劑對環(huán)境和生物體基本無害。而且本方 法利用了二歩法添加分散劑，將羥基磷灰石形成和完全分散這兩個步驟分開，成 功地解決了反應(yīng)溫度高帶來的顆粒生長尺寸過大和極易出現(xiàn)硬團聚，與穩(wěn)定溶 膠制備需要盡量小的顆粒尺寸和避開高溫時顆粒過強的碰撞出現(xiàn)的硬團聚這個矛 盾。所以本發(fā)明制備的羥基磷灰石結(jié)晶度較高而且分散性很好。此外，利用羥基 磷灰石粒子的高度分散性解決納米羥基磷灰石高分子復(fù)合生物材料中無機粒子的 團聚問題，大大提高材料的機械性能，及其力學(xué)性能的各向異性，使之更加接近 人骨的特性，造福于廣大骨缺損患者，也是羥基磷灰石液晶在醫(yī)學(xué)臨床上的應(yīng)用 方向。
制備出高分散羥基磷灰石溶膠，從根本上解決納米羥基磷灰石顆粒的團聚問 題，不但可以使羥基磷灰石納米顆粒在藥物載體，抗癌性能，廢水凈化的應(yīng)用方 面提供強有力的保障，而且還能為羥基磷灰石在生物活性材料中的均勻分布問題 提供了解決辦法，具有很高的應(yīng)用價值。


圖l為本發(fā)明中羥基磷灰石棒狀顆粒穩(wěn)定機理示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的在水溶液中制備高分散的納米羥基磷灰石溶膠的方法制得的羥基磷
灰石向列液晶，其羥基磷灰石為直徑15-20nm長200-300nm棒狀顆粒，并呈取向排 列。
本發(fā)明可以有以下的具體實施方式
。 實施例l:
(1) 將100ml， 0. OIM的可溶性鈣鹽溶液加入到濃度為O. 00884g/ml的檸檬酸 鈉溶液100ml中，強烈攪拌并升溫至80'C;
(2) 20min后，以50ml/h的速度滴加濃度為鈣鹽溶液濃度2/3，體積與之相等 的可溶性磷酸鹽溶液；
(3) 恒溫保持2h，并持續(xù)攪拌，反應(yīng)結(jié)束后，讓其自然冷卻，待反應(yīng)體系降 至室溫后把與反應(yīng)體系相同體積的無水乙醇加入到反應(yīng)體系中后靜置，30分鐘后 使用離心機離心10分鐘(4000r/m)，將沉淀物用去離子水洗凈；
(4) 將剛洗凈的新鮮沉淀用離子水中攪拌分散同時加入濃度為O. 03g/ml的六 偏磷酸鈉溶液，直至體系顏色從純白變?yōu)槲淄噶痢?br> (5) 再將此體系中加入同體積的無水乙醇后靜置，30分鐘后使用離心機離 心10分鐘(4000r/m)，將沉淀物用去離子水洗凈，然后在去離子水中攪拌分散IO 分鐘。
實施例2:
(1) 將200ml 0.025M的可溶性鈣鹽溶液加入濃度為0.009g/ml檸檬酸鈉溶液 100ml中，強烈攪拌并升溫至9(TC;
(2) 20min后，以不大于50ml/h的速度滴加濃度為鈣鹽溶液濃度2/3，體積與 之相等的可溶性磷酸鹽溶液；
(3) 恒溫保持2h，并持續(xù)攪拌，反應(yīng)結(jié)束后，讓其自然冷卻，待反應(yīng)體系降 至室溫后把與反應(yīng)體系相同體積的無水乙醇加入到反應(yīng)體系中后靜置，30分鐘后 使用離心機離心10分鐘(4000r/m)，將沉淀物用去離子水洗凈；
(4) 將剛洗凈的新鮮沉淀用離子水中攪拌分散同時加入濃度為O. 05g/ml的六 偏磷酸鈉溶液，直至體系顏色從純白變?yōu)槲淄噶痢?br> (5) 再將此體系中加入同體積的無水乙醇后靜置，30分鐘后使用離心機離 心10分鐘(4000r/m)，將沉淀物用去離子水洗凈，然后在去離子水中攪拌分散IO 分鐘。
本發(fā)明的實施例最終可以得到羥基磷灰石為直徑10-20nm長100-300nm棒狀顆粒，分散狀態(tài)為高分散性的溶膠體系。
本發(fā)明附圖l是在水溶液中制備高度分散的納米羥基磷灰石溶膠的方法中羥 基磷灰石棒狀顆粒穩(wěn)定機理示意圖。圖中黑色條帶為羥基磷灰石棒狀顆粒。其中
步驟l
鈣離子與磷酸根離子在水溶液中在指定的反應(yīng)參數(shù)下化合成羥基磷灰石納米 棒。文獻報導(dǎo)，此時溶液的z電位為-10.96rav。
步驟2
檸檬酸根離子由于化學(xué)吸附與羥基磷灰石納米棒表面形成綁定，提高羥基磷
灰石納米棒表面的電位。檸檬酸鈉在此過程中主要有兩個作用 一個是限制羥基 磷灰石納米顆粒長得過大，特別是直徑方向；另一個是消除顆粒間的硬團聚，為 羥基磷灰石納米顆粒提供一個亞穩(wěn)定的分散狀態(tài)。我們的實驗顯示，此時溶液的z 電位為30. 50mv。
步驟3
在羥基磷灰石納米顆粒的亞穩(wěn)定分散狀態(tài)的基礎(chǔ)上，利用六偏磷酸鈉更高的 電荷密度的優(yōu)勢進一步提高羥基磷灰石納米棒表面的電位，直至達到溶膠狀態(tài)。 我們的實驗顯示，此時溶液的z電位為44. 15mv。
本發(fā)明在制備長徑比較大的棒狀納米羥基磷灰石微粒時采用了常溫常壓的濕 化學(xué)方法，而不是水熱法、溶膠凝膠法和其他物理方法。這不僅能夠得到我們需 要的形狀和尺寸各向異性的羥基磷灰石粒子，而且制備成本低，操作簡便，易于 后處理，同時還盡可能地保持了羥基磷灰石的生物活性。此外，選用擰檬酸鈉為 一次分散劑，六偏磷酸鈉為二次分散劑不但對羥基磷灰石納米晶體的生長基本沒 有影響，而且分兩次分步增加羥基磷灰石表面電荷密度，對增加羥基磷灰石納米 顆粒間的排斥力簡單有效，同時對生物體無害，還能被生物體分解，吸收。此種 工藝能制備出高分散性且結(jié)晶度較好的納米羥基磷灰石微晶作為藥物載體、有害 離子吸附劑等也是很適用的。
權(quán)利要求
1、一種在水溶液中制備高分散性納米羥基磷灰石溶膠的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(1)將濃度0.5-1.0M的可溶性鈣鹽溶液加入到濃度為0.01-0.03g/ml檸檬酸鈉溶液中，強烈攪拌并升溫至80-100℃；(2)20-40min后，以不大于50ml/h的速度向上述混合溶液中滴加濃度為鈣鹽溶液濃度2/3，體積與之相等的可溶性磷酸鹽溶液；(3)將上述混合溶液緩慢升溫至70-95℃，恒溫保持2h，并持續(xù)攪拌，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻；待反應(yīng)體系降至室溫，把與反應(yīng)體系相同體積的無水乙醇加入到反應(yīng)體系中后靜置，30分鐘后使用離心機離心10分鐘(4000r/m)，將沉淀物用去離子水洗凈；(4)將洗凈的新鮮沉淀物用去離子水攪拌分散的同時，加入濃度為0.03-0.06g/ml的六偏磷酸鈉溶液，直至體系顏色從純白變?yōu)槲淄噶翞橹埂?5)再向此體系中加入同體積的無水乙醇后靜置，30分鐘后使用離心機離心10分鐘(4000r/m)，將沉淀物用去離子水洗凈，然后在去離子水中攪拌分散10分鐘，得到納米羥基磷灰石為直徑10-20nm長100-300nm棒狀顆粒，高分散性的溶膠。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的在水溶液中制備高分散性納米羥基磷灰石溶膠的方 法，其特征在于所述步驟(1)中的可溶性鈣鹽溶液取硝酸鈣或醋酸鈣溶液中的一 種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的在水溶液中制備高分散性納米羥基磷灰石溶膠的方 法，其特征在于所述步驟(2)中的可溶性磷酸鹽溶液取磷酸銨或磷酸氫二鈉溶液 中的一種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2、 3所述的在水溶液中制備高分散性納米羥基磷灰石溶 膠的方法，其特征在于所述歩驟(1)取100ml、 O.OIM的可溶性鈣鹽溶液加入到濃 度為0.00884g/ml檸檬酸鈉溶液100ml中，強烈攪拌升溫至8(TC。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2、 3所述的在水溶液中制備高分散性納米羥基磷灰石溶 膠的方法，其特征在于所述歩驟(1)將200ml、 0.025M的可溶性鈣鹽溶液加入到 濃度為0.009g/ml檸檬酸鈉溶液100ml中，強烈攪拌升溫至9(TC。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在水溶液中制備高分散性納米羥基磷灰石溶膠的方法。該方法利用檸檬酸鈉和六偏磷酸鈉為分散劑，采用兩步法工序，得到納米羥基磷灰石為直徑10-20nm長100-300nm棒狀顆粒，高分散性的溶膠。本發(fā)明工藝簡單，實驗條件低，無需昂貴設(shè)備，同時也不引入有機表面活性劑，所使用的穩(wěn)定劑對環(huán)境和生物體基本無害，而且二步法添加分散劑，可以在很大溫度范圍內(nèi)制備高分散性的羥基磷灰石溶膠；利用羥基磷灰石粒子的高度分散性解決納米羥基磷灰石高分子復(fù)合生物材料中無機粒子的團聚問題，大大提高材料的機械性能，及其力學(xué)性能的各向異性，使之更加接近人骨的特性，造福于廣大骨缺損患者，也是羥基磷灰石液晶在醫(yī)學(xué)臨床上的應(yīng)用方向。
文檔編號A61L27/00GK101185771SQ20071015105
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者廉玉營, 譚軍軍, 陳民芳 申請人:天津理工大學(xué)