專(zhuān)利名稱(chēng)：一種磁性熒光羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，特別是涉及一種具有磁 性和熒光雙重功能的羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
羥基磷灰石是人體硬組織的主要無(wú)機(jī)組成部分，具有優(yōu)異的生物相容性和生物 活性，它主要以粉末、顆粒、塊體或涂層等方式用于人體硬組織的修復(fù)與替換，在臨床 上獲得了較為成功的應(yīng)用。近幾年來(lái)的研究表明，納米級(jí)別的羥基磷灰石與普通的羥基 磷灰石相比具有許多不同的理化性能如溶解度高，表面能大，吸附性更強(qiáng)，生物活性更 好等，具備了藥物載體的基本要求。除此之外，還有研究表明納米羥基磷灰石能夠抑制 許多癌細(xì)胞的增殖和分化，而對(duì)正常的細(xì)胞沒(méi)有毒副作用，這為制備新一代抗癌藥物提 供了新的途徑。但是，單一功能的羥基磷灰石納米粒子無(wú)論是用作藥物載體還是用作抗癌藥 物，都無(wú)法實(shí)現(xiàn)跟蹤標(biāo)記和靶向定位的功能，從而無(wú)法進(jìn)一步追蹤和控制其在人體內(nèi)的 分布以及研究羥基磷灰石與細(xì)胞之間的作用機(jī)理，因而限制了羥基磷灰石納米粒子的臨 床應(yīng)用。針對(duì)以上問(wèn)題，我國(guó)的研究者Lin等制備了以稀土元素銪離子及鋱離子部分 取代的具有熒光特性的羥基磷灰石納米粒子(Eu:HAP、Tb:HAP),并驗(yàn)證了其作為藥物 載體的可行性P.P.Yang，Z.W.Quan, C.X.Li, X.J.Kang, H.Z.Lian, ILin.Bioactive， luminescent and mesoporous europium-dopedhydroxyapatite as a drag carrier.Biomaterials, 29(2008)4341-4347。另外，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)為CN 101214382A，
公開(kāi)日為 2008.07.09) “一種銪標(biāo)記羥基磷灰石納米粒子的制備方法”也公開(kāi)了一種用銪離子標(biāo) 記羥基磷灰石納米粒子的方法。除此之外，還有研究者將近紅外熒光量子點(diǎn)與羥基磷灰 石復(fù)合(發(fā)明專(zhuān)利“近紅外熒光量子點(diǎn)標(biāo)記的羥基磷灰石及其制備方法和應(yīng)用”，公開(kāi) 號(hào)CN1693410A)，或者將生物熒光素與羥基磷灰石結(jié)合(發(fā)明專(zhuān)利“一種對(duì)羥基磷灰 石進(jìn)行熒光標(biāo)記的方法”，公開(kāi)號(hào)CN101419140A)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)羥基磷灰石進(jìn)行標(biāo)記的功 能。雖然通過(guò)上述方法可以實(shí)現(xiàn)羥基磷灰石納米粒子的跟蹤標(biāo)記問(wèn)題，但仍然無(wú)法解決 羥基磷灰石納米粒子在特殊病變部位的靶向定位問(wèn)題。眾所周知，磁性納米粒子因具有小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等使其 具有常規(guī)磁性塊體材料所不具備的一些獨(dú)特的磁性特性。因此，磁性納米粒子在生物、 制藥和診斷等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。例如標(biāo)記有生物親和分子的磁性顆?？梢?在磁場(chǎng)中快速、方便和有效地分離，并能進(jìn)一步與抗體、蛋白等結(jié)合。在靶向載藥體系 中，負(fù)載藥物的磁性顆粒通過(guò)外磁場(chǎng)的導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)給藥、傳輸過(guò)程，保證藥物安全、有效 地達(dá)到并針對(duì)特定的組織釋放。除此之外，磁性納米粒子還可用于腫瘤熱療(磁致熱療) 來(lái)治療癌癥。磁性納米粒子應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，雖然可以達(dá)到操縱、可控和分離的效 果，但是通常還需要其他技術(shù)配合，如電泳、化學(xué)發(fā)光、激光檢測(cè)、熒光標(biāo)記等，其中 熒光標(biāo)記由于其易于檢測(cè)和靈敏度高的特點(diǎn)近幾年來(lái)逐漸受到人們的青睞。目前許多研究者已采用不同的方法制備出幾種不同類(lèi)型的磁性熒光納米材料。研究較多的是將納米 磁性微球與熒光量子點(diǎn)相結(jié)合，而兩者結(jié)合的方式主要有兩種。一種是將量子點(diǎn)直接與 磁性微球連接，這種方法制備工藝簡(jiǎn)單，但是制備出的熒光磁性微球在溶液中易發(fā)生團(tuán) 聚，并且由于熒光磁性微球多用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對(duì)其生物相容性也有一定的要求。另 外一種方法是將磁性納米粒子和量子點(diǎn)同時(shí)包埋在二氧化硅殼層里，但這種包埋的方法 可能會(huì)使量子點(diǎn)的熒光效應(yīng)受到二氧化硅殼層的影響而減弱。因此，目前的研究方向是 將磁性粒子包裹在二氧化硅殼層內(nèi)，同時(shí)使二氧化硅殼層形成多孔的結(jié)構(gòu)，將量子點(diǎn)嫁 接或鑲嵌在孔結(jié)構(gòu)中，從而使得熒光性能得到保證。雖然目前有關(guān)多功能納米磁性熒光微球的文獻(xiàn)報(bào)道較多，但是以羥基磷灰石為 載體同時(shí)賦予其磁性和發(fā)光功能的研究卻鮮有報(bào)道。雖然有關(guān)羥基磷灰石的研究較多， 但是單一功能的羥基磷灰石納米粒子無(wú)論是用作藥物載體還是用于抗癌藥物的研究，都 無(wú)法實(shí)現(xiàn)跟蹤標(biāo)記和靶向定位的功能，從而無(wú)法追蹤和控制其在人體內(nèi)的分布以及研究 其與細(xì)胞之間的相互作用，因而限制了羥基磷灰石納米粒子的臨床應(yīng)用。因此，以納米 羥基磷灰石為載體，將熒光標(biāo)記與超順磁性結(jié)合起來(lái)，從而獲得一種具有雙重功能的納 米生物材料，將具有廣闊的應(yīng)用前景。發(fā)明目的和內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)制備的羥基磷灰石納米粒子功能過(guò)于單一的不足，本發(fā)明的目的 在于提供一種同時(shí)具有磁性和熒光雙重功能的羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法。利 用本發(fā)明方法所得的產(chǎn)品可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)羥基磷灰石納米粒子進(jìn)行跟蹤標(biāo)記和靶向定位 的功能。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明多功能磁性熒光羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，采用如下工藝步 驟(1)按羥基磷灰石的化學(xué)計(jì)量比(鈣/磷摩爾比1.67)量取四水硝酸鈣 Ca(NO3)2 · 4H20和磷酸氫二銨(NH4)2HPO4,分別配制成水溶液，并分別用氫氧化鈉調(diào) 節(jié)pH值至10 11之間；(2)控制鈣/銪的摩爾比為20 100，強(qiáng)力攪拌條件下，向硝酸鈣的水溶液中緩 慢滴加硝酸銪水溶液，使溶液混合均勻，得到溶液A ；(3)強(qiáng)力攪拌條件下，將磁性納米粒子分散在乙醇中，得到穩(wěn)定的乙醇懸濁液 B。(4)將溶液A和磷酸氫二銨水溶液同時(shí)滴加入磁性納米粒子的乙醇懸濁液B中， 并伴隨劇烈攪拌至反應(yīng)完成，有大量棕黃色沉淀產(chǎn)生。(5)將所得沉淀進(jìn)行洗滌、抽濾、干燥，便得到銪離子摻雜的納米羥基磷灰石與 四氧化三鐵的復(fù)合粉體。其中，所述四水硝酸鈣Ca(NO3)2 · 4H20水溶液的摩爾濃度為0.05 0.20mol/ L，所述磷酸氫二銨(NH4)2HPO4水溶液的摩爾濃度為0.03 0.12mol/L。所述的磁性納 米粒子為Fe3O4或Y-Fe2O3，粒徑小于20nm，其用量為所制備的羥基磷灰石的1 % 3% (質(zhì)量百分比)。所述沉淀反應(yīng)可以在室溫至90°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。所述棕黃色沉淀 的洗滌方法為依次用去離子水洗滌2次，無(wú)水乙醇洗滌2次；干燥溫度為120°C，干燥
4時(shí)間24h。
本發(fā)明是將具有發(fā)光特性的稀土銪離子通過(guò)吸附、離子交換等方法復(fù)合到納米 羥基磷灰石上，使其能賦予納米羥基磷灰石可被跟蹤標(biāo)記的功能；同時(shí)，本發(fā)明還將具 有超順磁性的納米磁性粒子與銪離子部分取代的羥基磷灰石相結(jié)合，賦予其靶向定位的 功能。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明所制備的羥基磷灰石克服了以往技術(shù)所制備的功能過(guò)于單一的不足， 可以同時(shí)具有靶向定位和可被跟蹤標(biāo)記的功能，因而在藥物緩釋載體、細(xì)胞培養(yǎng)、抗癌 藥物的研制以及研究羥基磷灰石與細(xì)胞特別是癌細(xì)胞之間的相互作用等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。。
(2)本發(fā)明所制備的產(chǎn)物的尺寸和形狀可以調(diào)節(jié)，因而能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求。


圖1和圖2所示為按照本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品的透射電鏡圖片；
圖3所示為按照本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品的熒光顯微鏡的照片；
圖4所示為按照本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品的熒光光譜圖5所示為按照本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品的磁化曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面給出本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例
實(shí)施例1
(1)精確秤取Ca(NO3)2 · 4H20 2.3615g,溶于IOOml去離子水中，并用氫氧化 鈉調(diào)節(jié)其pH值至10.5，獲得溶液A。精確稱(chēng)取(NH4)2HPO4 0.7924g,溶于50ml去離子 水中，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值至10.5，獲得溶液B.
(2)精確秤取0.4399gEu203放入燒杯中，然后向燒杯內(nèi)加入37.5mL 0.20mol/L 的稀硝酸溶液，不斷攪拌，直至完全反應(yīng)，然后配制成O.Olmol/L的Eu(NO3)3溶液。按 銪/鈣(物質(zhì)的量之比)為4%的量，量取40mL 0.01mol/L的Eu(NO3) 3溶液加入到溶液 A中，不斷攪拌，使溶液混合均勻，獲得溶液C。
(3)按Fe3O4與所制備羥基磷灰石的質(zhì)量百分比為2%,精確稱(chēng)取0.02g Fe3O4磁 性納米粒子，將其分散在盛有乙醇的三口燒瓶中，并伴隨劇烈機(jī)械攪拌以使其形成穩(wěn)定 的乙醇懸濁液。
(4)將溶液C和溶液B同時(shí)緩慢滴加到步驟C3)所得的懸濁液中，并伴隨機(jī)械攪 拌至反應(yīng)結(jié)束，獲得棕黃色沉淀。
(5)將所得沉淀依次用去離子水洗滌2次，無(wú)水乙醇洗滌2次以去除雜質(zhì)。經(jīng)真 空抽濾后，置于干燥箱中120°C干燥24h，得到銪離子摻雜的納米羥基磷灰石與四氧化三 鐵的復(fù)合粉體。
附圖1為采用實(shí)施例1所述方法制備的復(fù)合結(jié)構(gòu)的透射電鏡圖，從圖中可以看 出，該復(fù)合粒子具有球形結(jié)構(gòu)，粒徑大約在50nm左右。
實(shí)施例2
(1)精確稱(chēng)取Ca(NO3)2 · 4H20 2.3615g,溶于IOOml去離子水中，并用氫氧化 鈉調(diào)節(jié)其pH值至10.5，獲得溶液A。精確稱(chēng)取(NH4)2HPO4 0.7924g,溶于50ml去離子 水中，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值至10.5，獲得溶液B.
(2)精確秤取0.4399gEu203放入燒杯中，然后向燒杯內(nèi)加入37.5mL 0.20mol/L 的稀硝酸溶液，不斷攪拌，直至完全反應(yīng)，然后配制成O.Olmol/L的Eu(NO3)3溶液。按 銪/鈣(物質(zhì)的量之比)為4%的量，量取40mL O.Olmol/L的Eu(NO3) 3溶液加入到溶液 A中，不斷攪拌，使溶液混合均勻，獲得溶液C。
(3)按Fe3O4與所制備羥基磷灰石的質(zhì)量百分比為2%,精確稱(chēng)取0.02g Fe3O4磁 性納米粒子，將其分散在盛有乙醇的三口燒瓶中，伴隨劇烈機(jī)械攪拌以使其形成穩(wěn)定的 乙醇懸濁液。并將該裝置置于90°C水浴中。
(4)將溶液C和溶液B同時(shí)緩慢滴加到步驟C3)所得的懸濁液中，并伴隨機(jī)械攪 拌至反應(yīng)結(jié)束，獲得棕黃色沉淀。
(5)將所得沉淀依次用去離子水洗滌2次，無(wú)水乙醇洗滌2次以去除雜質(zhì)。經(jīng)真 空抽濾后，置于干燥箱中120°C干燥24h，得到銪離子摻雜的納米羥基磷灰石與四氧化三 鐵的復(fù)合粉體。
附圖2為采用實(shí)施例2所述方法制備的復(fù)合結(jié)構(gòu)的透射電鏡圖，從圖中可以看 出，該復(fù)合粒子具有類(lèi)羽毛狀的結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)軸長(zhǎng)約為400nm，短軸長(zhǎng)約為150nm，分散性 較好。
其它實(shí)施例制備方法同實(shí)施例1、2，具體參數(shù)見(jiàn)下表。
權(quán)利要求
1.一種磁性熒光羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，該方法采用如 下制備步驟(1)按羥基磷灰石的化學(xué)計(jì)量比(鈣/磷摩爾比1.67)量取四水硝酸鈣 Ca(NO3)2 · 4H20和磷酸氫二銨(NH4)2HPO4,分別配制成水溶液，并分別用氫氧化鈉調(diào) 節(jié)pH值至10 11之間；(2)控制鈣/銪的摩爾比為20 100，強(qiáng)力攪拌條件下，向硝酸鈣的水溶液中緩慢滴 加硝酸銪水溶液，使溶液混合均勻，得到溶液A ；(3)強(qiáng)力攪拌條件下，將磁性納米粒子分散在乙醇中，得到穩(wěn)定的乙醇懸濁液B。(4)將溶液A和磷酸氫二銨水溶液同時(shí)滴加入磁性納米粒子的乙醇懸濁液B中，并伴 隨劇烈攪拌至反應(yīng)完成，有大量棕黃色沉淀產(chǎn)生。(5)將所得沉淀進(jìn)行洗滌、抽濾、干燥，便得到銪離子摻雜的納米羥基磷灰石與四氧 化三鐵的復(fù)合粉體。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性熒光羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于， 所述四水硝酸鈣Ca(NO3)2 · 4H20水溶液的摩爾濃度為0.05 0.20mol/L，所述磷酸氫 二銨(NH4)2HPO4水溶液的摩爾濃度為0.03 0.12mol/L。
3.如權(quán)利要求1所述的磁性熒光羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于， 所述磁性納米粒子為Fe3O4或Y-Fe2O3，其粒徑小于20nm，其用量為所制備的羥基磷灰 石的1 3% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。
4.如權(quán)利要求1所述的磁性熒光羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于， 所述沉淀反應(yīng)可以在室溫至90°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求1所述的磁性熒光羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于， 所述棕黃色沉淀的洗滌方法為依次用去離子水洗滌2次，無(wú)水乙醇洗滌2次；干燥溫 度為120°C，干燥時(shí)間24h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁性熒光羥基磷灰石納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法。采用如下步驟按羥基磷灰石的化學(xué)計(jì)量比，以及控制鈣/銪的摩爾比為20～100，將四水硝酸鈣溶液和硝酸銪溶液的混合溶液、磷酸氫二銨溶液同時(shí)滴加入磁性納米粒子的乙醇懸濁液中，并伴隨劇烈攪拌至反應(yīng)完成；將所得棕黃色沉淀進(jìn)行洗滌、抽濾、干燥，便得到本發(fā)明所述復(fù)合粉體。本發(fā)明復(fù)合粉體具有熒光標(biāo)記和靶向定位的雙重功能，在藥物緩釋載體、細(xì)胞培養(yǎng)、抗癌藥物的研制以及研究羥基磷灰石與細(xì)胞特別是癌細(xì)胞之間的相互作用等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C01G49/08GK102020258SQ201010525988
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者孫瑞雪, 陳克正, 鮑志偉 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)