一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，包括：（1）配置乙醇和水混合溶液，調(diào)節(jié)pH值，然后加入KH560，攪拌并震蕩后再加入納米級(jí)羥基磷灰石反應(yīng)0.5-1.5h，得到改性羥基磷灰石；（2）將上述改性羥基磷灰石洗滌并干燥后磨碎，再放入含有3.0～20mg/mL氨基酸的pH值控制在6～8的緩沖溶液中，在35-65℃下震蕩20-30h接枝氨基酸即得表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，得到的表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石具有優(yōu)良的生物學(xué)相容性，對(duì)蛋白質(zhì)和酶的吸附量大，應(yīng)用前景廣闊。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于羥基磷灰石材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]羥基磷灰石(hydroxyapatite，簡(jiǎn)稱(chēng)HAP)的分子式為Caltl(PO4)6(OH)2,密度為
3.16g/cm3,性脆,折射率是1.64?1.65。微溶于純水,呈弱堿性,易溶于酸而難溶于堿。輕基磷灰石的晶體屬于P63/m空間群，六角晶系，存在于動(dòng)物骨、牙等硬組織中的HAP呈針狀由于它良好的生物學(xué)相容性，低密度，化學(xué)穩(wěn)定性和與人體骨骼礦物質(zhì)的相似組成，羥基磷灰石被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程。理論配比合成的HAP是生物相容的，無(wú)毒，無(wú)致免疫性，而且有良好的生物活性。
[0003]目前，制備改性HAP的吸附已有一些文獻(xiàn)和專(zhuān)利進(jìn)行報(bào)道。王巖等人采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)在羥基磷灰石(HAP)納米粒子表面接枝了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)對(duì)溶菌酶(LSZ)和牛血清蛋白(BSA)的單位吸附量增大(王巖，肖艷，郎美東.表面改性對(duì)羥基磷灰石蛋白吸附的影響[N].華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011-5-13 (5))；Tanaka等人通過(guò)一定量的焦磷酸(H4P2O7)與羥基磷灰石反應(yīng)從而增加了表面Ρ_0Η的含量增強(qiáng)了 HAP對(duì)蛋白質(zhì)的吸附(Tanaka H, Futaoka M, Hino R, et al.Structure of syntheticcalcium hydroxyapatite particles modified with pyrophosphoric acid Journalof Colloid and Interface Science.2005, 283(2):609-612) ;Xuejun Wang 等人米用左旋聚乳酸和KH570的復(fù)合納米支架來(lái)改性HAP從而使得改性后的HAP對(duì)蛋白的吸附能力比單純的納米輕基磷灰石的吸附得到了很大提高(Xuejun Wang, Guojun Song, Tao Lou.Fabrication and characterization of nano-composite scaffold of PLLA/silanemodified hydroxyapatite.Medical Engineering&Physics.2010, 32(4): 391-397);伊靜波等(中國(guó)專(zhuān)利201210382445.1)用硅烷偶聯(lián)劑處理HAP引發(fā)氨基酸開(kāi)環(huán)聚合；張勝民等(中國(guó)專(zhuān)利2003128166.4)在羥基磷灰石表面創(chuàng)建了有機(jī)硅烷修飾層，并且用硅烷衍生物做修飾分子。
[0004]總的來(lái)說(shuō)，隨著不同修飾分子的接枝不僅可以改善HAP材料的力學(xué)性能，并增大了其生物降解性和吸附性能。關(guān)于制備改性HAP蛋白吸附劑的研究，直接的表面接枝配體不利于HAP的分散。對(duì)于為了合成具有較強(qiáng)蛋白吸附分離的改性羥基磷灰石，然而采用KH560處理HAP，進(jìn)而以氨基酸作為配體改性羥基磷灰石從而達(dá)到特異性吸附效果卻鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，該方法改善了羥基磷灰石的表面性能，克服了純羥基磷灰石易團(tuán)聚的缺點(diǎn)，使其與酶和蛋白等物質(zhì)作用吸附的過(guò)程中可以充分接觸，是具有前途的醫(yī)用材料和吸附材料。[0006]本發(fā)明的一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，包括:
[0007](I)配置乙醇和水混合溶液，調(diào)節(jié)pH值，然后加入KH560，攪拌并震蕩后再加入納米級(jí)羥基磷灰石反應(yīng)0.5-1.5h，得到改性羥基磷灰石；
[0008](2)將上述改性羥基磷灰石洗滌并干燥后磨碎，再放入含有3.0?20mg/mL氨基酸的pH值控制在6?8的緩沖溶液中，在35-65°C下震蕩20_30h接枝氨基酸即得表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石。
[0009]所述步驟(I)中乙醇和水的體積比為9:1，pH值調(diào)為4?6.5。
[0010]所述步驟(I)中調(diào)節(jié)pH值所用試劑為冰醋酸。
[0011]所述步驟(I)中KH560與乙醇與水混合溶液的質(zhì)量體積比為2.5?IOg:100mL。
[0012]所述步驟(I)中攪拌并震蕩的時(shí)間為30?40min以使得KH560完全水解。
[0013]所述步驟(I)中納米級(jí)羥基磷灰石與乙醇和水混合溶液的質(zhì)量體積比為1.5?
3.5g: IOOmL0
[0014]所述步驟(2)中的氨基酸為絲氨酸、精氨酸、賴(lài)氨酸、亮氨酸中的一種或幾種。
[0015]所述步驟(2)所得表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石對(duì)溶菌酶的吸附量達(dá)到20 ?100mg/g。
[0016]所述步驟(2)所得表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石用于蛋白和酶的吸附劑、水處理或血漿凈化。
[0017]有益效果:
[0018](I)本發(fā)明采用硅烷偶聯(lián)劑KH560改性羥基磷灰石，改善了羥基磷灰石的親水性能，從而有效的防止粒子團(tuán)聚，使得在與酶和蛋白等物質(zhì)吸附的過(guò)程中可以充分接觸，從而增大了對(duì)蛋白的吸附。
[0019](2)本發(fā)明采用了特定氨基酸作為配體接枝到羥基磷灰石表面的KH560上使KH560上的環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，氨基酸對(duì)某些蛋白質(zhì)、酶、內(nèi)毒素等有相互結(jié)合吸附的效果，因?yàn)檫@些氨基酸為兩親性物質(zhì)其等電點(diǎn)為5.68在pH=7.35?7.45的類(lèi)似人體環(huán)境下成電負(fù)性，而某些蛋白質(zhì)、酶、內(nèi)毒素等，其在人體正常PH下一般都為正電性，從而使得羥基磷灰石對(duì)蛋白質(zhì)和酶等具有吸附性。
[0020](3)本發(fā)明得到的改性羥基磷灰石粉末，具有優(yōu)良的生物學(xué)相容性，對(duì)蛋白質(zhì)和酶的吸附量大，是一種新型的吸附材料。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0022]實(shí)施例1
[0023]配置9:1 (v/v)的乙醇-水的混合溶液100ml，并用冰醋酸調(diào)節(jié)溶液使其pH值為4，再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取2.5% (w/v)的KH5602.5g充分混合在恒溫震動(dòng)裝置下攪拌30min使得KH560完全水解，然后將1.5% (w/v)納米HAP粉末1.5g加入燒瓶中，開(kāi)磁力攪拌使之分散均勻，水浴溫度控制在35°C反應(yīng)0.5h。反應(yīng)結(jié)束后，用無(wú)水乙醇多次充分洗滌產(chǎn)物并抽濾，得到的產(chǎn)物放入真空烘箱中，80°C真空干燥24h。將0.3gL-絲氨酸充分溶解在配制的0.2mol/L的Na2HPO4和NaH2PO4的混合緩沖溶液IOOml中控制其體積配比，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為4，取改性HAPlg加入燒瓶中控制水浴溫度35°C，反應(yīng)24h。此L-ser-KH560-HAP對(duì)溶菌酶(LSZ)的吸附量為20mg/g。
[0024]實(shí)施例2
[0025]配置9:1 (v/v)的乙醇-水的混合溶液100ml，并用冰醋酸調(diào)節(jié)溶液使其pH值為5，再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取5.0%(w/v)的KH5605g充分混合在恒溫震動(dòng)裝置下攪拌30min使得KH560完全水解，然后將2.5% (w/v)納米HAP粉末2.5g加入燒瓶中，開(kāi)磁力攪拌使之分散均勻，水浴溫度控制在45°C反應(yīng)lh。反應(yīng)結(jié)束后，用無(wú)水乙醇多次充分洗滌產(chǎn)物并抽濾，得到的產(chǎn)物放入真空烘箱中，80°C真空干燥24h。將Ig亮氨酸充分溶解在配制的0.2mol/L的Na2HPO4和NaH2PO4的混合緩沖溶液IOOml中控制其體積配比，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5，取改性HAPlg加入燒瓶中控制水浴溫度45°C，反應(yīng)24h。此L-ser-KH560-HAP對(duì)溶菌酶(LSZ)的吸附量為30mg/g。
[0026]實(shí)施例3
[0027]配置9:1 (v/v)的乙醇-水的混合溶液100ml，并用冰醋酸調(diào)節(jié)溶液使其pH值為6，再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取7.0% (w/v)的KH5607g充分混合在恒溫震動(dòng)裝置下攪拌30min使得KH560完全水解，然后將3.5% (w/v)納米HAP粉末3.5g加入燒瓶中，開(kāi)磁力攪拌使之分散均勻，水浴溫度控制在55°C反應(yīng)1.5h。反應(yīng)結(jié)束后，用無(wú)水乙醇多次充分洗滌產(chǎn)物并抽濾，得到的產(chǎn)物放入真空烘箱中，80°C真空干燥24h。將1.5g精氨酸充分溶解在配制的
0.2mol/L的Na2HPO4和NaH2PO4的混合緩沖溶液IOOml中控制其體積配比，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為6，取改性HAPlg加入燒瓶中控制水浴溫度55°C，反應(yīng)24h。此L-ser-KH560-HAP對(duì)溶菌酶(LSZ)的吸附量為40mg/g。
[0028]實(shí)施例4
[0029]置9: l(v/v)的乙醇-水的混合溶液100ml，并用冰醋酸調(diào)節(jié)溶液使其pH值為6.5，再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取10%(w/v)的KH56010g充分混合在恒溫震動(dòng)裝置下攪拌30min使得KH560完全水解，然后將1.5% (w/v)納米HAP粉末1.5g加入燒瓶中，開(kāi)磁力攪拌使之分散均勻，水浴溫度控制在65°C反應(yīng)0.5h。反應(yīng)結(jié)束后，用無(wú)水乙醇多次充分洗滌產(chǎn)物并抽濾，得到的產(chǎn)物放入真空烘箱中，80°C真空干燥24h。將2g賴(lài)氨酸充分溶解在配制的0.2mol/L的Na2HPO4和NaH2PO4的混合緩配沖溶液IOOml中控制其體積配比，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為
6.5，取改性HAPlg加入燒瓶中控制水浴溫度55°C，反應(yīng)24h。此L-ser-KH560-HAP對(duì)溶菌酶(LSZ)的吸附量為50mg/g。
[0030]實(shí)施例5
[0031]配置9:1 (v/v)的乙醇-水的混合溶液100ml，并用冰醋酸調(diào)節(jié)溶液使其pH值為4，再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取2.5% (w/v)的KH5601.5g充分混合在恒溫震動(dòng)裝置下攪拌30min使得KH560完全水解，然后將1.5% (w/v)納米HAP粉末2.5g加入燒瓶中，開(kāi)磁力攪拌使之分散均勻，水浴溫度控制在35°C反應(yīng)lh。反應(yīng)結(jié)束后，用無(wú)水乙醇多次充分洗滌產(chǎn)物并抽濾，得到的產(chǎn)物放入真空烘箱中，80°C真空干燥24h。將0.15gL-絲氨酸和0.15g亮氨酸充分溶解在配制的0.2mol/L的Na2HPO4和NaH2PO4的混合緩沖溶液IOOml中控制其體積配比，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為4，取改性HAPlg加入燒瓶中控制水浴溫度55°C，反應(yīng)24h。此L-ser-KH560-HAP對(duì)溶菌酶(LSZ)的吸附量為60mg/g。
[0032]實(shí)施例6
[0033]配置9:1 (v/v)的乙醇-水的混合溶液100ml，并用冰醋酸調(diào)節(jié)溶液使其pH值為5，再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取2.5% (w/v)的KH5602.5g充分混合在恒溫震動(dòng)裝置下攪拌30min使得KH560完全水解，然后將2.5% (w/v)納米HAP粉末3.5g加入燒瓶中，開(kāi)磁力攪拌使之分散均勻，水浴溫度控制在45°C反應(yīng)1.5h。反應(yīng)結(jié)束后，用無(wú)水乙醇多次充分洗滌產(chǎn)物并抽濾，得到的產(chǎn)物放入真空烘箱中，80°C真空干燥24h。將0.5g亮氨酸和0.5g精氨酸充分溶解在配制的0.2mol/L的Na2HPO4和NaH2PO4的混合緩沖溶液IOOml中控制其體積配比，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5，取改性HAPlg加入燒瓶中控制水浴溫度65°C，反應(yīng)24h。此L-ser-KH560-HAP對(duì)溶菌酶(LSZ)的吸附量為70mg/g。
[0034]實(shí)施例7
[0035]置9:1 (v/v)的乙醇-水的混合溶液100ml，并用冰醋酸調(diào)節(jié)溶液使其pH值為6，再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取2.5% (w/v)的KH5607g充分混合在恒溫震動(dòng)裝置下攪拌30min使得KH560完全水解，然后將3.5% (w/v)納米HAP粉末1.5g加入燒瓶中，開(kāi)磁力攪拌使之分散均勻，水浴溫度控制在55°C反應(yīng)0.5h。反應(yīng)結(jié)束后，用無(wú)水乙醇多次充分洗滌產(chǎn)物并抽濾，得到的產(chǎn)物放入真空烘箱中，80°C真空干燥24h。將0.75g精氨酸和0.75g賴(lài)氨酸充分溶解在配制的0.2mol/L的Na2HPO4和NaH2PO4的混合緩配沖溶液IOOml中控制其體積配比，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為6，取改性HAPlg加入燒瓶中控制水浴溫度55°C，反應(yīng)24h。此Leu-KH560-HAP對(duì)溶菌酶(LSZ)的吸附量為80mg/g。
[0036]實(shí)施例8
[0037]置9: l(v/v)的乙醇-水的混合溶液100ml，并用冰醋酸調(diào)節(jié)溶液使其pH值為6.5，再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取2.5% (w/v)的KH56010g充分混合在恒溫震動(dòng)裝置下攪拌30min使得KH560完全水解，然后將1.5% (w/v)納米HAP粉末2.5g加入燒瓶中，開(kāi)磁力攪拌使之分散均勻，水浴溫度控制在65°C反應(yīng)lh。反應(yīng)結(jié)束后，用無(wú)水乙醇多次充分洗滌產(chǎn)物并抽濾，得到的產(chǎn)物放入真空烘箱中，80°C真空干燥24h。將Ig亮氨酸和Ig賴(lài)氨酸充分溶解在配制的0.2mol/L的Na2HPO4和NaH2PO4的混合緩配沖溶液IOOml中控制其體積配比，用冰醋酸調(diào)節(jié)PH值為6.5，取改性HAPlg加入燒瓶中控制水浴溫度55°C，反應(yīng)24h。此Arg-KH560_HAP對(duì)溶菌酶(LSZ)的吸附量為90mg/g。
[0038]實(shí)施例9
[0039]置9: l(v/v)的乙醇-水的混合溶液100ml，并用冰醋酸調(diào)節(jié)溶液使其pH值為4，再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取2.5% (w/v)的KH56010g充分混合在恒溫震動(dòng)裝置下攪拌30min使得KH560完全水解，然后將2.5% (w/v)納米HAP粉末3.5g加入燒瓶中，開(kāi)磁力攪拌使之分散均勻，水浴溫度控制在50°C反應(yīng)1.5h。反應(yīng)結(jié)束后，用無(wú)水乙醇多次充分洗滌產(chǎn)物并抽濾，得到的產(chǎn)物放入真空烘箱中，80°C真空干燥24h。將2g賴(lài)氨酸充分溶解在配制的0.2mol/L的Na2HPO4和NaH2PO4的混合緩配沖溶液IOOml中控制其體積配比，用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5.5，取改性HAPlg加入燒瓶中控制水浴溫度55°C，反應(yīng)24h。此Lys-KH560-HAP對(duì)溶菌酶(LSZ)的吸附量為100mg/g。
【權(quán)利要求】
1.一種表面接枝氨基酸的改性輕基磷灰石的制備方法，包括: (1)配置乙醇和水混合溶液,調(diào)節(jié)pH值，然后加入KH560，攪拌并震蕩后再加入納米級(jí)羥基磷灰石反應(yīng)0.5-1.5h，得到改性羥基磷灰石； (2)將上述改性羥基磷灰石洗滌并干燥后磨碎，再放入含有3.0?20mg/mL氨基酸的PH值控制在6?8的緩沖溶液中，在35-65°C下震蕩20_30h接枝氨基酸即得表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中乙醇和水的體積比為9:1，pH值調(diào)為4?6.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中調(diào)節(jié)pH值所用試劑為冰醋酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中KH560與乙醇與水混合溶液的質(zhì)量體積比為2.5?IOg:100mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中攪拌并震蕩的時(shí)間為30?40min以使得KH560完全水解。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中納米級(jí)羥基磷灰石與乙醇和水混合溶液的質(zhì)量體積比為1.5?3.5g:1OOmL0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中的氨基酸為絲氨酸、精氨酸、賴(lài)氨酸、亮氨酸中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)所得表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石對(duì)溶菌酶的吸附量達(dá)到20?100mg/g。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)所得表面接枝氨基酸的改性羥基磷灰石用于蛋白和酶的吸附劑、水處理或血漿凈化。
【文檔編號(hào)】C02F1/28GK103816855SQ201410080910
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】孫俊芬, 曹楨楨 申請(qǐng)人:東華大學(xué)