專利名稱：納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，屬于無機(jī)納米材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米羥基磷灰石(n-HA)具有良好的生物相容性和生物活性，被廣泛應(yīng)用于骨骼組織的修復(fù)與替代技術(shù)，但該材料脆性太大，因而限制了其在承載部位骨替換與骨修補(bǔ)中的應(yīng)用。殼聚糖(CS)是甲殼素脫乙?；髱в嘘栯x子的多糖，具有天然可降解性，對(duì)人體及組織無毒、無害、無刺激、生物相容性良好、對(duì)多種組織細(xì)胞的黏附和增殖具有促進(jìn)作用等多種優(yōu)良特性。如將n-HA與CS制成復(fù)合材料，新材料除具備優(yōu)良的生物相容性之外還可有望改善其力學(xué)性能，因而在骨替代材料領(lǐng)域有較大的發(fā)展空間。針對(duì)n-HA/CS復(fù)合材料所開展的研究是目前生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，如Thein-Han等采用凍干法制得了孔隙大小為50 120 μ m的多孔支架，n-HA可在CS基質(zhì)中均勻分布，在n_HA 與CS之間存在著化學(xué)相互作用，復(fù)合后材料的機(jī)械性能有了較大幅度的提升，與前成骨細(xì)胞(MC 3T3-E1)共培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與純CS相比，復(fù)合材料具有更好的細(xì)胞親合性，同時(shí)也能更好地促進(jìn)細(xì)胞的增殖[Thein-Han ff. ff. ; Misra R. D. K. , Biomimetic chitosan - nanohydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering, ACTA BIOMATERIALIAf 2009，5(4) : 1182 - 1197.]。
目前所制備的HA/CS復(fù)合材料多為微米級(jí)材料，或?yàn)榧{米HA分散分布在微米級(jí)的CS中的材料，目前能夠簡(jiǎn)便地制備顆粒寬度及長(zhǎng)徑均在納米尺度的納米羥基磷灰石/ 殼聚糖復(fù)合材料的方法并不多見。在制備納米材料的技術(shù)中，反相微乳液法因其具有熱力學(xué)穩(wěn)定性高、粒徑細(xì)小、均勻、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而備受矚目。如ZhU等利用反相微乳液法制備了 CS包覆的磁性納米粒子并成功地將其用作抗癌藥物5-氟尿嘧啶的藥物載體[Zhu Longzhang; Ma Jingwei; Jia Nengqin; Zhao Yu; Shen Hebaij COLLOIDS AND SURFACES B: BIOINTERFACES, 2009，68(1) : 1-6.]。
但目前尚缺少采用反相微乳液法成功制備顆粒寬度及長(zhǎng)徑均在納米尺度的納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的簡(jiǎn)便制備方法，如能成功制備，則將有望在很大程度上拓展納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，能夠采用反相微乳液法簡(jiǎn)便地制備得到顆粒寬度與長(zhǎng)徑均在納米尺度的納米羥基磷灰石/殼聚糖。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，特征是， 包括以下工藝步驟(I)將0.05 I. 5g殼聚糖粉末溶于5 500mL質(zhì)量百分濃度為f 5%的乙酸水溶液中，得到殼聚糖溶液；(2)稱取O. 05 I. 5g納米羥基磷灰石粉末，與步驟(I)得到的殼聚糖溶液混合，得到混合物；將混合物與10(T500mL液體石蠟混合均勻，再加入I 15mL山梨糖醇酐油酸酯，進(jìn)行乳化，乳化時(shí)間為O. 2 50小時(shí)；再加入l 15mL質(zhì)量百分濃度為10飛0%的戊二醛溶液，在 30 95°C的水浴中反應(yīng)5 24小時(shí)，得到懸浮液；將懸浮液經(jīng)離心機(jī)離心得到固體沉積物，得到的固體沉積物用氯仿和無水乙醇交替洗滌2 20次，再在30 80°C真空干燥，得到所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖。
所述納米輕基磷灰石的寬度為5 IOOnm,長(zhǎng)度為15 800nm ;所述納米輕基磷灰石/殼聚糖的寬度為10 300nm,長(zhǎng)度為20 990nm。
所述納米羥基磷灰石采用以下方法合成得到將磷酸鹽溶液、鈣鹽溶液和十六烷基三甲基溴化銨溶液(CTAB)混合，得到反應(yīng)體系，在該反應(yīng)體系中Ca2+離子的濃度為O. 08 500 ι πιο1·ΙΛ磷酸根離子的濃度為O. 048 300 mmol· Λ CTAB的濃度為 8X10+10. 5Χ10-4 mol·!/1，且鈣離子與磷酸根離子的摩爾比為5:3 ;反應(yīng)12 96小時(shí)，并調(diào)節(jié)PH值保持在8 14 ;將得到的產(chǎn)物經(jīng)離心機(jī)離心后由微孔濾膜過濾，將過濾得到的固體用水和無水乙醇進(jìn)行交替洗滌2 20次，再在30 80°C真空干燥得到納米羥基磷灰石粉末。
在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述磷酸鹽為分子式中含有磷酸根、磷酸氫根或磷酸二氫根的易溶于水的無機(jī)化合物。
在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸三鈉、 磷酸鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、磷酸銨、磷酸氫銨或磷酸二氫銨。
在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述鈣鹽為含有鈣離子的易溶于水的無機(jī)化合物。
在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述鈣鹽為氯化鈣。
本發(fā)明所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的制備方法將納米羥基磷灰石與殼聚糖的乙酸溶液進(jìn)行均勻混合后，將混合物與液體石蠟混合，再加入乳化劑span80(山梨糖醇酐油酸酯)，待體系充分乳化后，再加入戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，所得懸浮液經(jīng)離心分離、洗滌真空干燥后收集，即得到納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料。本發(fā)明所提供的納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的反相微乳液制備方法，所得產(chǎn)品顆粒寬度及長(zhǎng)徑均在納米尺度范圍內(nèi)，產(chǎn)品形貌規(guī)則、結(jié)晶性好。該方法制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，適于批量生產(chǎn)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
說明書附I為納米羥基磷灰石的透射電鏡相片。
圖2為納米羥基磷灰石/殼聚糖顆粒的透射電鏡相片。
圖3為納米羥基磷灰石、殼聚糖和納米羥基磷灰石/殼聚糖的紅外光譜圖，其中， 橫坐標(biāo)為波數(shù)，單位為cnT1。
圖4為納米羥基磷灰石、殼聚糖和納米羥基磷灰石/殼聚糖的X射線衍射譜圖，其中，橫坐標(biāo)為2 Θ角，即衍射譜儀掃描的角度，單位為° ；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例一一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，包括以下工藝步驟(1)合成納米羥基磷灰石將磷酸鈉溶液、氯化鈣溶液和十六烷基三甲基溴化銨溶液 (CTAB)混合，得到反應(yīng)體系，在該反應(yīng)體系中Ca2+離子的濃度為O. OSmmoPL-1,磷酸根離子的濃度為O. 048mmoI·L'CTAB的濃度為8X ΙΟΛιοΙ·!/1，且鈣離子與磷酸根離子的摩爾比為 5:3 ;反應(yīng)12 96小時(shí)，并調(diào)節(jié)pH值保持在8 ;將得到的產(chǎn)物經(jīng)離心機(jī)離心后由O. 22 μ m 的微孔濾膜過濾，將過濾得到的固體用水和無水乙醇進(jìn)行交替洗滌2次，再在30°C真空干燥過夜得到納米羥基磷灰石粉末；(2)將O.05g殼聚糖粉末溶于5mL質(zhì)量百分濃度為1%的乙酸水溶液中，得到殼聚糖溶液；(3)稱取O.05g步驟(I)得到的納米羥基磷灰石粉末或市售產(chǎn)品，與步驟(2)得到的殼聚糖溶液混合，得到混合物；將混合物與100 mL液體石蠟混合均勻，再加入ImL山梨糖醇酐油酸酯，進(jìn)行乳化，乳化時(shí)間為O. 2小時(shí)；再加入ImL質(zhì)量百分濃度為10%的戊二醛溶液，在 30°C的水浴中反應(yīng)24小時(shí)，得到懸浮液；將懸浮液經(jīng)離心機(jī)離心得到固體沉積物，得到的固體沉積物用氯仿和無水乙醇交替洗滌2次，再在30°C真空干燥過夜，得到所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖；將納米羥基磷灰石和納米羥基磷灰石/殼聚糖分別用透射電電鏡(JEM-2100，日本 JEOL公司)進(jìn)行形貌分析，如圖I、圖2所示，所述納米羥基磷灰石的寬度為5 100 nm，長(zhǎng)度為15 800 nm ;所述納米羥基磷灰石/殼聚糖的寬度為10 300 nm,長(zhǎng)度為20 990 nm。
再將納米羥基磷灰石、殼聚糖和納米羥基磷灰石/殼聚糖分別用傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FTLA2000-104，加拿大ABB Bbomem公司)進(jìn)行紅外光譜分析，所得圖譜如圖3所示， 圖中472，566，597，632，962 cnT1處的吸收峰為PO廣的變形振動(dòng)引起，1039-1097 cnT1處的吸收峰為PO/—的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)引起，這些都是納米羥基磷灰石的特征吸收峰。1653CHT1 處為殼聚糖中酰胺的C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰(酰胺I譜帶)，1599cm—1處的肩峰為胺基的彎曲振動(dòng)吸收峰(酰胺II譜帶)，而在3428CHT1附近出現(xiàn)的吸收峰為O-H及-NH2的N-H伸縮振動(dòng)吸收峰。紅外衍射圖譜分析證實(shí)，得到的產(chǎn)品確為納米羥基磷灰石/殼聚糖。
將納米羥基磷灰石、殼聚糖和納米羥基磷灰石/殼聚糖分別用X射線衍射分析儀進(jìn)行物相分析，所得圖譜如圖4所示，圖中2 Θ = 25. 9° ,31. 8° ,32. 8°、34° ,39. 8。>49. 4°、53· 1°處的衍射峰分別對(duì)應(yīng)于納米羥基磷灰石的(002)、( 211)、( 300) 、(202)、( 310)、( 321)以及(004)晶面。圖中 2 Θ= 12. 2° ,20. 1° 處的兩個(gè)峰是殼聚糖的特征衍射峰，當(dāng)形成復(fù)合材料后，由于相對(duì)含量發(fā)生了變化，所以與純的納米羥基磷灰石及殼聚糖材料相比，復(fù)合材料相應(yīng)的衍射峰強(qiáng)度有所下降，但各衍射峰的出峰位置及各峰之間的相對(duì)強(qiáng)度仍保持不變。X射線衍射圖譜的分析結(jié)果同樣證實(shí)了得到的產(chǎn)品確為納米羥基磷灰石/殼聚糖。
實(shí)施例二 一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，包括以下工藝步驟(I)合成納米羥基磷灰石將磷酸氫鈉溶液、氯化鈣溶液和十六烷基三甲基溴化銨溶液 (CTAB)混合，得到反應(yīng)體系，在該反應(yīng)體系中Ca2+離子的濃度為δΟΟπιπιοΙ·!/1，磷酸根離子的濃度為300πιπιο1· Λ CTAB的濃度為10. 5 X 1(Γ4πιο1· Λ且鈣離子與磷酸根離子的摩爾比為 5:3 ;反應(yīng)96小時(shí)，并調(diào)節(jié)pH值保持在14 ;將得到的產(chǎn)物經(jīng)離心機(jī)離心后由0. 22 μ m的微孔濾膜過濾，將過濾得到的固體用水和無水乙醇進(jìn)行交替洗滌20次，再在80°C真空干燥過夜得到納米羥基磷灰石粉末；(2)將I.5g殼聚糖粉末溶于500mL質(zhì)量百分濃度為5%的乙酸水溶液中，得到殼聚糖溶液；(3)稱取I.5g步驟(I)得到的納米羥基磷灰石粉末或市售產(chǎn)品，與步驟(2)得到的殼聚糖溶液混合，得到混合物；將混合物與500mL液體石蠟混合均勻，再加入15mL山梨糖醇酐油酸酯，進(jìn)行乳化，乳化時(shí)間為50小時(shí)；再加入15mL質(zhì)量百分濃度為50%的戊二醛溶液，在 95°C的水浴中反應(yīng)5小時(shí)，得到懸浮液；將懸浮液經(jīng)離心機(jī)離心得到固體沉積物，得到的固體沉積物用氯仿和無水乙醇交替洗滌20次，再在80°C真空干燥過夜，得到所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖；所述納米羥基磷灰石的寬度為5 lOOnm，長(zhǎng)度為15 800nm ;所述納米羥基磷灰石/殼聚糖的寬度為10 300nm，長(zhǎng)度為20 990nm。
實(shí)施例三一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，包括以下工藝步驟(1)合成納米羥基磷灰石將磷酸二氫鈉溶液、氯化鈣溶液和十六烷基三甲基溴化銨溶液(CTAB)混合，得到反應(yīng)體系，在該反應(yīng)體系中Ca2+離子的濃度為10 πιπιο ·!/1，磷酸根離子的濃度為6 mmol噸4，CTAB的濃度為9X 1(T4 mol·!/1，且鈣離子與磷酸根離子的摩爾比為 5:3 ;反應(yīng)36小時(shí)，并調(diào)節(jié)pH值保持在10 ;將得到的產(chǎn)物經(jīng)離心機(jī)離心后由0. 22 μ m的微孔濾膜過濾，將過濾得到的固體用水和無水乙醇進(jìn)行交替洗滌10次，再在50°C真空干燥過夜得到納米羥基磷灰石粉末；(2)將Ig殼聚糖粉末溶于250mL質(zhì)量百分濃度為2%的乙酸水溶液中，得到殼聚糖溶液；(3)稱取Ig步驟(I)得到的納米羥基磷灰石粉末或市售產(chǎn)品，與步驟(2)得到的殼聚糖溶液混合，得到混合物；將混合物與200mL液體石蠟混合均勻，再加入IOmL山梨糖醇酐油酸酯，進(jìn)行乳化，乳化時(shí)間為20小時(shí)；再加入IOmL質(zhì)量百分濃度為20%的戊二醛溶液，在 50°C的水浴中反應(yīng)12小時(shí)，得到懸浮液；將懸浮液經(jīng)離心機(jī)離心得到固體沉積物，得到的固體沉積物用氯仿和無水乙醇交替洗滌10次，再在50°C真空干燥過夜，得到所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖；所述納米羥基磷灰石的寬度為5 100nm，長(zhǎng)度為15 800nm ;所述納米羥基磷灰石/殼聚糖的寬度為10 300nm，長(zhǎng)度為20 990nm。
權(quán)利要求
1.一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是，包括以下工藝步驟 (1)將O.05 I. 5g殼聚糖粉末溶于5飛OOmL質(zhì)量百分濃度為廣5%的乙酸水溶液中，得到殼聚糖溶液； (2)稱取O.05 I. 5g納米羥基磷灰石粉末，與步驟(I)得到的殼聚糖溶液混合，得到混合物；將混合物與10(T500mL液體石蠟混合均勻，再加入I 15mL山梨糖醇酐油酸酯，進(jìn)行乳化，乳化時(shí)間為O. 2 50小時(shí)；再加入l 15mL質(zhì)量百分濃度為10飛0%的戊二醛溶液，在30 95°C的水浴中反應(yīng)5 24小時(shí)，得到懸浮液；將懸浮液經(jīng)離心機(jī)離心得到固體沉積物，得到的固體沉積物用氯仿和無水乙醇交替洗滌2 20次，再在30 80°C真空干燥，得到所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖。
2.如權(quán)利要求I所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述納米羥基磷灰石的寬度為5 lOOnm，長(zhǎng)度為15 800nm ;所述納米羥基磷灰石/殼聚糖的寬度為10 300nm,長(zhǎng)度為 20 990nm。
3.如權(quán)利要求I所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述納米羥基磷灰石采用以下方法合成得到將磷酸鹽溶液、鈣鹽溶液和十六烷基三甲基溴化銨溶液(CTAB)混合，得到反應(yīng)體系，在該反應(yīng)體系中Ca2+離子的濃度為O. 08飛00 mmol·!/1，磷酸根離子的濃度為O. 048 300臟01*171，0^的濃度為8父1(^ 10. 5Χ1(Γ4 πιο1· Λ且鈣離子與磷酸根離子的摩爾比為5:3 ;反應(yīng)12 96小時(shí)，并調(diào)節(jié)pH值保持在8 14 ;將得到的產(chǎn)物經(jīng)離心機(jī)離心后由微孔濾膜過濾，將過濾得到的固體用水和無水乙醇進(jìn)行交替洗滌疒20次，再在30 80°C真空干燥得到納米羥基磷灰石粉末。
4.如權(quán)利要求3所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述磷酸鹽為分子式中含有磷酸根、磷酸氫根或磷酸二氫根的易溶于水的無機(jī)化合物。
5.如權(quán)利要求4所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸三鈉、磷酸鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、磷酸銨、磷酸氫銨或磷酸二氫銨。
6.如權(quán)利要求3所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述鈣鹽為含有鈣離子的易溶于水的無機(jī)化合物。
7.如權(quán)利要求6所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述鈣鹽為氯化鈣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的制備方法，將納米羥基磷灰石與殼聚糖的乙酸溶液進(jìn)行均勻混合后，將混合物與液體石蠟混合，再加入乳化劑span80(山梨糖醇酐油酸酯)，待體系充分乳化后，再加入戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，所得懸浮液經(jīng)離心分離、洗滌真空干燥后收集，即得到納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料。本發(fā)明所提供的納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合材料的反相微乳液制備方法，所得產(chǎn)品顆粒寬度及長(zhǎng)徑均在納米尺度范圍內(nèi)，產(chǎn)品形貌規(guī)則、結(jié)晶性好。該方法制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，適于批量生產(chǎn)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C08L5/08GK102977385SQ201210554538
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者李玲, 董燕超, 方云, 王方育 申請(qǐng)人:江南大學(xué)