一種硒摻雜納米羥基磷灰石的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單分散硒摻雜納米羥基磷灰石的制備方法，該方法是在聚乙二醇、乙醇、油酸的混合體系中，加入可溶性鈣鹽、可溶性磷酸鹽和亞硒酸鹽，通過一步水熱反應(yīng)得到分散性良好的硒摻雜納米羥基磷灰石。通過控制亞硒酸根的量，可制備納米棒和納米針的硒摻雜的羥基磷灰石。本發(fā)明制備的羥基磷灰石的納米棒或納米針可用于病患性的骨缺損的修復(fù)材料、涂層材料和整形填充物，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種砸摻雜納米羥基磷灰石的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種分散性好的砸摻雜納米羥基磷灰石的制備方法，具體涉及砸摻雜的納米輕基磷灰石納米棒和納米針的一步水熱合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]羥基磷灰石(Ca1Q(PO4)6(OH)2)是人體骨和牙齒中的主要的無機(jī)成分。人工合成的羥基磷灰石具有良好的生物活性，生物相容性和骨誘導(dǎo)性，已被作為一種生物材料廣泛應(yīng)用于骨組織工程。但是合成的純的羥基磷灰石在應(yīng)用于硬組織工程時(shí)還存在一些問題，如制備的陶瓷材料脆性大、在酸性條件下易分解和不耐高溫等問題。為了解決這些問題，目前，人們開始把一些離子摻雜到羥基磷灰石中，研究表明離子摻雜型的羥基磷灰石可以極大地改善羥基磷灰石的物理化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而改變其生物性質(zhì)。
[0003]砸是一種人體必需的微量元素，主要參與人體的抗氧化過程，它和維生素E共同維持著人體中自由基的平衡，同時(shí)具有抗癌的作用，有研究表明砸具有抑制骨癌細(xì)胞生長的作用。為了利用此特性，人們開始在生物材料中加入砸元素，但有極少的研究是關(guān)于砸摻雜的納米羥基磷灰石。目前有文獻(xiàn)報(bào)的摻雜砸的納米羥基磷灰石主要是采用燒結(jié)法，制備的產(chǎn)物在經(jīng)過粉碎后處理獲得;有專利CN 102249206 A公開了一種摻砸的羥基磷灰石及其制備方法，該方法采用聚丙烯酸鈉作為分散劑，采用分步法在pH為10?10.5，75?80°C條件下制備了納米級摻砸的羥基磷灰石，所制備的納米晶粒徑分布寬度為20?60nm，長度分布寬度為80?150nm，產(chǎn)物形貌尺度不均一，團(tuán)聚嚴(yán)重。砸摻雜的羥基磷灰石的納米顆粒的形貌尺寸的不均一以及制備過程復(fù)雜，給實(shí)際應(yīng)用帶來很大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了提供一種制備簡單、易操作、條件溫和的砸摻雜納米羥基磷灰石的制備方法，制備的砸摻雜納米羥基磷灰石的在環(huán)己烷和乙醇中分散性良好。
[0005]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程如下:
一種砸摻雜納米羥基磷灰石的制備方法:以硝酸鈣為鈣源，以可溶性磷酸鹽為磷源，以亞砸酸鈉為砸源，0&/(?+36)的摩爾數(shù)比為1.67，36/(?+36)的摩爾數(shù)比為0.01?0.55，在聚乙二醇、油酸和乙醇的混合體系中，90?150 °C密閉系統(tǒng)中反應(yīng)5?15h，用環(huán)己烷、乙醇和水洗滌，即得到納米棒或納米針的砸摻雜的羥基磷灰石。
[0006]上述制備方法中，聚乙二醇、油酸和乙醇的體積比為(0.45?I): (3?7): (5?20);混合溶液中，鈣元素、磷元素、砸元素的摩爾數(shù)之比為I:(0.57?0.36):(0.03-0.24)。
[0007]上述制備方法中，Se/(P+Se)的摩爾數(shù)比最好為0.05?0.4。當(dāng)Se/(P+Se)的摩爾數(shù)之比為0.05?0.3時(shí)，所得到的砸摻雜的納米羥基磷灰石是棒狀的；Se/(P+Se)的摩爾數(shù)之比為0.4時(shí)，所得到的砸摻雜的納米羥基磷灰石是針狀的。
[0008]上述制備方法中，硝酸鈣、亞砸酸鈉和磷酸鹽的濃度優(yōu)選為0.25mOl/L、0.25mOl/L和0.15mo 1/L;可溶性磷酸鹽選自磷酸三鈉、磷酸氫鈉、磷酸氫二鈉;聚乙二醇的分子量為600?20000o
[0009]上述制備方法中，所得砸摻雜的納米羥基磷灰石的直徑為3?10nm，長度為100?180nm。
[0010]本發(fā)明制備的砸摻雜的納米羥基磷灰石用于病患性的骨缺損的修復(fù)材料、涂層材料或整形填充物。
[0011]本發(fā)明的積極效果:(I)本發(fā)明中利用一步水熱法合成砸摻雜的羥基磷灰石的納米顆粒，其形貌尺寸均勻，分散性好，可依據(jù)摻雜離子量的多少調(diào)控最終獲得的納米晶的直徑和長度大小。(2)本發(fā)明方法所制備的含砸的單分散羥基磷灰石納米線的直徑可為3?I Onm，長度為10?180nm。( 3 )本發(fā)明所提供的一種砸摻雜的納米羥基磷灰石的制備方法，原料易得，合成方法簡單可行，成本低，廢液可回收。(4)以此法制備的納米顆粒的形貌尺寸均一，在環(huán)己烷和乙醇中的分散性良好。(5)所得的納米棒和納米針可用于制備人工骨，陶瓷涂層，亦可以用于藥物緩釋系統(tǒng)中，而且容易放大生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0012]圖1是實(shí)施例1中砸摻雜的羥基磷灰石納米棒的透射電鏡圖；
圖2是實(shí)施例1中砸摻雜的納米羥基磷灰石的X射線衍射圖；
圖3是實(shí)施例4中砸摻雜的羥基磷灰石納米針的透射電鏡圖；
圖4是實(shí)施例4中砸摻雜的納米羥基磷灰石的紅外光譜圖；
圖5是實(shí)施例4中砸摻雜的納米羥基磷灰石的細(xì)胞毒性結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0014]實(shí)施例1
步驟1:在40mL的聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，將0.5g聚乙二醇2000溶于7.5mL的0.25M的硝酸鈣水溶液里，攪拌數(shù)分鐘，在依次加入16mL的乙醇、4mL的油酸、0.45mL的0.25M的亞砸酸鈉水溶液和6.75mL的0.15M的磷酸三鈉溶液，室溫下攪拌均勻；
步驟2:密封反應(yīng)釜，在120 °C反應(yīng)1h，然后自然冷卻到室溫，打開反應(yīng)釜，依次用環(huán)己烷、乙醇和水洗滌數(shù)次，即可得到最終的產(chǎn)物。
[0015]圖1為該砸摻雜的羥基磷灰石納米棒的透射電鏡圖，從圖中可以看出制備的納米顆粒為棒狀，寬約9nm，長約180nm。圖2為該納米顆粒的的X射線衍射圖，從圖中可知所得到的反應(yīng)產(chǎn)物為羥基磷灰石。
[0016]實(shí)施例2
步驟1:在40mL的聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，將0.5g聚乙二醇1000溶于7.5mL的0.25M的硝酸鈣水溶液里，攪拌數(shù)分鐘，在依次加入16mL的乙醇、4mL的油酸、0.9mL的0.25M的亞砸酸鈉水溶液和6mL的0.15M的磷酸三鈉溶液，室溫下攪拌均勻；
步驟2:密封反應(yīng)釜，在90 °C反應(yīng)15h，然后自然冷卻到室溫，打開反應(yīng)釜，依次用環(huán)己烷、乙醇和水洗滌數(shù)次，即可得到最終的產(chǎn)物。
[0017]實(shí)施例3
步驟1:在40mL的聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，將0.5g聚乙二醇1000溶于7.5mL的0.25M的硝酸鈣水溶液里，攪拌數(shù)分鐘，在依次加入16mL的乙醇、4mL的油酸、1.35mL的0.25M的亞砸酸鈉水溶液和5.25mL的0.15M的磷酸三鈉溶液，室溫下攪拌均勻；
步驟2:密封反應(yīng)釜，在150 °C反應(yīng)5h，然后自然冷卻到室溫，打開反應(yīng)釜，依次用環(huán)己烷、乙醇和水洗滌數(shù)次，即可得到最終的產(chǎn)物。
[0018]實(shí)施例4
步驟1:在40mL的聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中，將0.5g聚乙二醇1000溶于7.5mL的0.25M的硝酸鈣水溶液里，攪拌數(shù)分鐘，在依次加入16mL的乙醇、4mL的油酸、1.8mL的0.25M的亞砸酸鈉水溶液和4.5mL的0.15M的磷酸三鈉溶液，室溫下攪拌均勻；
步驟2:密封反應(yīng)釜，在150 °C反應(yīng)1h，然后自然冷卻到室溫，打開反應(yīng)釜，依次用環(huán)己烷、乙醇和水洗滌數(shù)次，即可得到最終的產(chǎn)物。
[0019]圖3為該砸摻雜的羥基磷灰石納米針的透射電鏡圖，從圖中可以看出制備的納米顆粒為針狀，寬約3nm，100nm。圖4該納米顆粒的紅外光譜圖，從圖中可知所得到的反應(yīng)產(chǎn)物中存在羥基、甲基、亞甲基、磷酸根、亞砸酸根。
[0020]實(shí)施例5生物形容性分析
盡管砸元素已廣泛存在于食品與藥品中，但對于含砸的納米顆粒的來說，生物相容性的評估是其應(yīng)用生物材料重要的指標(biāo)之一。本實(shí)驗(yàn)中生物形容性評價(jià)使用CCK-8來檢測納米顆粒的細(xì)胞毒性，圖5給出了用含有樣品HA-0、SeHA-0.05和SeHA-0.1(其中O，0.05，0.1分別代表納米晶中Se/(P+Se)的理論摩爾數(shù)之比)的培養(yǎng)液來培養(yǎng)MC3T3-E1細(xì)胞24h后的細(xì)胞毒性的結(jié)果。從圖中可以看出，20yg/mL到320yg/mL的納米顆粒的培養(yǎng)液并沒有對細(xì)胞造成很明顯的毒副作用。當(dāng)SeHA-0.1樣品的濃度達(dá)到320yg/mL，細(xì)胞的相對增值率也達(dá)到了 106%，和純的HAP相比，其毒性低很多并且對細(xì)胞的生長有一定的促進(jìn)作用。
[0021]以上是通過具體實(shí)施例和實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，可以在明顯不違背本發(fā)明主旨的前提下對所描述的技術(shù)特征之間進(jìn)行任意方式的組合，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種砸摻雜納米羥基磷灰石的制備方法，其特征在于:以硝酸鈣為鈣源，以可溶性磷酸鹽為磷源，以亞砸酸鈉為砸源，Ca/(P+Se)的摩爾數(shù)比為1.67，Se/(P+Se)的摩爾數(shù)比為0.0I?0.55，在聚乙二醇、油酸和乙醇的混合體系中，90?150 °C密閉系統(tǒng)中反應(yīng)5?15h，用環(huán)己烷、乙醇和水洗滌，即得到納米棒或納米針的砸摻雜的羥基磷灰石。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:聚乙二醇、油酸和乙醇的體積比為(0.45?1):(3?7):(5?20)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:混合溶液中，鈣元素、磷元素、砸元素的摩爾數(shù)之比為I:(0.57-0.36):(0.03-0.24)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:混合溶液中，Se/(P+Se)的摩爾數(shù)比為0.05 ?0.4。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于:混合溶液中，Se/(P+Se)的摩爾數(shù)比為0.05?0.3時(shí)，所得到的砸摻雜的納米羥基磷灰石是棒狀的；Se/(P+Se)的摩爾數(shù)比為0.4時(shí)，所得到的砸摻雜的納米羥基磷灰石是針狀的。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:硝酸鈣、亞砸酸鈉和磷酸鹽的濃度為0.2 5moI/L、0.2 5moI/L和0.15moI/L。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:可溶性磷酸鹽選自磷酸三鈉、磷酸氫鈉、磷酸氫二鈉。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:聚乙二醇的分子量為600?20000。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于:所述的砸摻雜的納米羥基磷灰石的直徑為 3?10nm，長度為 100~180nm。10.利用權(quán)利要求1制備的砸摻雜的納米羥基磷灰石用于病患性的骨缺損的修復(fù)材料、涂層材料或整形填充物。
【文檔編號】B82Y40/00GK106063947SQ201610350164
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月25日 公開號201610350164.6, CN 106063947 A, CN 106063947A, CN 201610350164, CN-A-106063947, CN106063947 A, CN106063947A, CN201610350164, CN201610350164.6
【發(fā)明人】惠俊峰, 南海珍, 范代娣, 鄭曉燕, 米鈺, 李會(huì)
【申請人】西北大學(xué)