一種凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法，包括如下步驟：(a)海藻酸鹽溶液的制備；(b)海藻酸鹽凝膠的準(zhǔn)備；(c)羥基磷灰石的制備；所述羥基磷灰石的尺寸為納米級。本發(fā)明開發(fā)了一種新的羥基磷灰石材料的制備方法，制備過程中無需任何表面活性劑等輔助反應(yīng)添加劑，制備工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，制備條件可控，可根據(jù)需要獲得不同粒徑和形貌的羥基磷灰石納米材料。
【專利說明】一種凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無機材料的制備方法，具體涉及一種凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]羥基磷灰石(Hydroxyapatite,化學(xué)分子式為Caltl(PO4)6(OH)2)是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要材料，已在臨床上廣泛用于相容性骨缺損的修復(fù)和填充整形的骨材料以及牙齒的填充物等方面，羥基磷灰石一直是科研工作者研究的主要對象。
[0003]羥基磷灰石是脊椎動物的骨骼和牙齒中的主要無機成分，具有良好的生物相容性，化學(xué)穩(wěn)定性高，降解后不產(chǎn)生有害物質(zhì)。目前羥基磷灰石的制備方法有化學(xué)沉淀法、水熱合成法、溶膠-凝膠法和微乳液法。采用不同的制備方法，可以獲得不同形貌和結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石。不同形態(tài)的羥基磷灰石是其優(yōu)異性能得到充分利用的關(guān)鍵。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，中國專利CN 101032630B公開了一種在一定反應(yīng)溫度和超聲的環(huán)境下，以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，制備空心球狀納米羥基磷灰石的方法，但是該方法采用化學(xué)原料，并且獲得的空心球內(nèi)含有羥基磷灰石和無定型磷酸鈣兩種組分；中國專利CN102070131B公開了一種以蛋殼為原料，利用水熱合成工藝制備羥基磷灰石的方法，合成的羥基磷灰石粉體具有與天然骨骼HA相似的結(jié)構(gòu)特征；中國專利申請CN1903706A公開了一種采用噴霧干燥法制備羥基磷灰石空心微球的方法，制備過程中采用噴霧干燥-熱處理兩步法制備羥基磷灰石微球，但是所得產(chǎn)物粒徑大小不均勻，且羥基磷灰石微球的空心率較低。以上方法以無機材料為模板基底，不接近實際人體情況，并且最后通過高溫處理除去模板，需要借助復(fù)雜昂貴的設(shè)備。此外，福建師范大學(xué)的何丹根據(jù)生物礦化原理，采用仿生合成法，以多糖(殼聚糖、硫酸軟骨素和普魯蘭、瓊脂糖)為模板，對制備不同形貌羥基磷灰石晶體納米材料進行研究，所選用模板溶液的溶解條件苛刻，并且制備的羥基磷灰石晶體為不均勻片狀(何丹`.多糖作用下羥基磷灰石晶體的仿生合成研究.福建師范大學(xué)，2008)。
[0005]另外，在自然界中，生物體是一種典型的凝膠體系，是由有機大分子通過超分子組裝形成凝膠狀基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)基質(zhì)對晶體的礦化過程施加特殊的影響，可對礦物的成核及生長進行干預(yù)。海藻酸鹽是一種天然多糖，具有良好的生物相容性，很容易與二價陽離子結(jié)合形成凝膠，利用海藻酸鹽凝膠模板制備的羥基磷灰石晶體是人體中骨骼和牙齒中的主要無機成分，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，可廣泛應(yīng)用于骨組織修復(fù)和替代等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。但是利用海藻酸鹽凝膠作為模板誘導(dǎo)羥基磷灰石晶體的生長的研究尚未見詳細報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是提供一種凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的制備方法。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的制備方法，包括如下步驟:
(a)海藻酸鹽溶液的制備:將水溶性的海藻酸鹽配制成質(zhì)量分數(shù)為0.01%~60%的海藻酸鹽水溶液；
(b)海藻酸鹽凝膠的制備:將步驟(a)制備的海藻酸鹽水溶液按0.01~100mL/min的速度滴加到無機鈣鹽水溶液中，反應(yīng)5min~6h，水洗，得到海藻酸鹽凝膠；所述海藻酸鹽與無機鈣鹽的質(zhì)量比為1: 0.1~0.01: I ；
(c)羥基磷灰石的制備:制備磷酸鹽水溶液并調(diào)節(jié)磷酸鹽水溶液的pH值為I~12，然后將步驟(b)制備的海藻酸鹽凝膠放入磷酸鹽水溶液中，再室溫靜置反應(yīng)30min~7天，然后經(jīng)過水洗、醇洗、過濾、干燥，得到的納米晶體為羥基磷灰石。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述步驟(a)中海藻酸鹽選自海藻酸鈉、海藻酸鉀、海藻酸鎂、海藻酸鈣和海藻酸銨中的一種。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述步驟(b)中無機鈣鹽選自CaCl2、Ca (OH)2, Ca (NO3) 2、Ca(OC2H5)2 中的一種。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述步驟(C)中磷酸鹽選自(NH4) 2HP04、H3PO4, Na3PO4, K2HPO4中的一種；所述磷酸鹽水溶液的濃度為0.01M~飽和。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述步驟(C)中調(diào)節(jié)磷酸鹽水溶液pH值的試劑為鹽酸、檸檬酸、山梨酸、氫氧化鈉或者氨水，優(yōu)選為鹽酸或者氨水；醇洗時醇溶液的質(zhì)量濃度為50%~100%，醇為甲醇、乙醇或 者異丙醇，優(yōu)選乙醇。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述步驟(C)中羥基磷灰石的干燥的溫度為20~120°C，干燥時間為I~72 h。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述步驟(C)中羥基磷灰石的粒徑范圍為10~500nm。
[0014]本發(fā)明同時請求保護由上述方法制備得到的羥基磷灰石。
[0015]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
1.本發(fā)明采用的原材料是海藻酸鹽，屬于天然多糖，來源廣泛，價格低廉，大幅降低了羥基磷灰石的制備成本；
2.本發(fā)明制備過程中無需任何表面活性劑等輔助添加劑，制備工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，制備條件可控，可根據(jù)需要獲得不同粒徑和形貌的羥基磷灰石納米材料，具有積極的現(xiàn)實意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例一中羥基磷灰石納米晶體的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例一
海藻酸鈉凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的制備方法，包括如下步驟:
(1)將2g海藻酸鈉加入到去離子水中，磁力攪拌lh，然后靜置24h，制成質(zhì)量分數(shù)為2%的海藻酸鈉溶液；
(2)將11g CaCl2加入到去離子水中，配制成lmol/L的CaCl2溶液，然后，按照海藻酸鈉/氯化鈣質(zhì)量比為0.5:1，將海藻酸鈉溶液利用5 mL注射器，按照0.5ml/min的速度緩慢滴加到lmol/L的氯化鈣溶液中，制備成海藻酸鈉凝膠；
(3)將13.2g (NH4)2HPO4加入到去離子水中，制備成lmol/L的(NH4) 2即04水溶液，然后，用氨水調(diào)節(jié)(NH4)2HPO4水溶液pH=10，將海藻酸鈉凝膠放入lmol/L的(NH4) 2ΗΡ04水溶液中，室溫條件下靜置反應(yīng)6h，取出過濾，用去離子水和無水乙醇分別清洗10 min、20°C烘48h，獲得羥基磷灰石粉末。
[0018]上述制得的羥基磷灰石的掃描電鏡圖參見附圖1，由圖可見:羥基磷灰石的形貌為塊狀，且尺度為納米級。
[0019]實施例二
海藻酸鉀凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的制備方法，包括如下步驟:
(1)將5g海藻酸鉀放入到去離子水中，磁力攪拌lh，然后靜置6h，制成質(zhì)量分數(shù)為5%的海藻酸鉀溶液；
(2)將1.64gCa (NO3)2加入到去離子水中，配制成0.lmol/L的Ca (NO3) 2溶液，然后，按照海藻酸鉀/硝酸鈣質(zhì)量比為1:0.5，將海藻酸鉀溶液利用5 mL注射器，按照1.0ml/min的速度緩慢滴加到0.lmol/L的Ca(NO3)2溶液中，制備成海藻酸鉀凝膠；
(3)將8.15g Na3PO4加入到去離子水中，配制成0.5mol/L的Na3PO4溶液，然后，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH=7，將海藻酸鉀凝膠放入0.5mol/L的H3PO4溶液中，室溫條件下靜置反應(yīng)2天，取出過濾、用去離子水和無水乙醇分別清洗10min、120°C烘lh，獲得羥基磷灰石粉末。
[0020]實施例三
海藻酸銨凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的制備方法，包括如下步驟:
(1)將20g海藻酸銨加入到去離子水中，磁力攪拌0.5h，然后靜置12h，制成質(zhì)量分數(shù)為20%的海藻酸銨溶液；
(2)將5.5g CaCl2加入到去離子水中，配制成0.5mol/L的CaCl2溶液，然后，按照海藻酸銨/氯化鈣質(zhì)量比為0.1:1，將海藻酸銨溶液利用10 mL注射器，按照2.5ml/min的速度緩慢滴加到0.5mol/L的CaCl2溶液中，制備成海藻酸銨凝膠；
(3)將4.56g K2HPO4加入到去離子水中，制備成2.0moI/L的K2HPO4溶液，然后，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH=9，將海藻酸銨凝膠放入2.0mol/L的K2HPO4溶液中，室溫條件下靜置3天，取出過濾，用去離子水和無水乙醇分別清洗10min，40°C烘72h，獲得羥基磷灰石粉末材料。
[0021]實施例四
海藻酸鈉凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的制備方法，包括如下步驟:
(1)將IOg海藻酸鈉加入到去離子水中，磁力攪拌0.5h，然后靜置48h，制備成質(zhì)量分數(shù)為10%的海藻酸鈉溶液 ；
(2)將1.64gCa (NO3)2加入到去離子水中，制備成1.0mol/L的Ca (NO3)2溶液，然后，按照海藻酸鈉/硝酸鈣質(zhì)量比為0.8:1，將海藻酸鈉溶液利用10 mL注射器，按照5ml/min的速度緩慢滴加到1.0mol/L的Ca(NO3)2溶液，制備成海藻酸鈉凝膠；
(3)將K2HPO4加入到去離子水中，制備成過飽和的K2HPO4溶液，然后，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH=6，將海藻酸鈉凝膠放入過飽和的K2HPO4溶液中，室溫條件下靜置陳化48h，取出過濾，用去離子水和甲醇分別清洗10min，60°C烘50h，獲得羥基磷灰石粉末材料。
【權(quán)利要求】
1.一種凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法，其特征在于，包括以下步驟: (a)海藻酸鹽溶液的制備:將水溶性的海藻酸鹽配制成質(zhì)量分數(shù)為0.01%~60%的海藻酸鹽水溶液； (b)海藻酸鹽凝膠的制備:將步驟(a)制備的海藻酸鹽水溶液按0.01~100mL/min的速度滴加到無機鈣鹽水溶液中，反應(yīng)5min~6h，水洗，得到海藻酸鹽凝膠；所述海藻酸鹽與無機鈣鹽的質(zhì)量比為1: 0.1~0.01: I ； (c)羥基磷灰石的制備:制備磷酸鹽水溶液并調(diào)節(jié)磷酸鹽水溶液的pH值為I~12，然后將步驟(b)制備的海藻酸鹽凝膠放入磷酸鹽水溶液中，再室溫靜置反應(yīng)30min~7天，然后經(jīng)過水洗、醇洗、過濾、干燥，得到的納米晶體為羥基磷灰石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法，其特征在于:所述步驟(a)中的海藻酸鹽選自海藻酸鈉、海藻酸鉀、海藻酸鎂、海藻酸鈣以及海藻酸銨中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法，其特征在于:所述步驟(b)中無機鈣鹽選自CaCl2、Ca(0H)2、Ca(N03)2、Ca(OC2H5)2 中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法，其特征在于:所述步驟(c)中磷酸鹽選自(NH4)2HPCVH3PO4, Na3PO4, K2HPO4中的一種；所述磷酸鹽水溶液的濃度為0.01M~飽和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法，其特征在于:所述步驟(c)中調(diào)節(jié)磷酸鹽水溶液pH值的試劑為鹽酸、檸檬酸、山梨酸、氫氧化鈉或者氨水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法，其特征在于:所述步驟(c)中調(diào)節(jié)磷酸鹽水溶液pH值的試劑為鹽酸或者氨水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法，其特征在于:所述步驟(C)中醇洗時的醇為甲醇、乙醇或者異丙醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法，其特征在于:所述步驟(c)中羥基磷灰石的干燥溫度為20~120°C，干燥時間為I~72 h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法，其特征在于:所述步驟(c)中羥基磷灰石的粒徑為10~500nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9所述的任 意一種凝膠模板誘導(dǎo)合成羥基磷灰石的方法制備得到的羥基磷灰石。
【文檔編號】B82Y30/00GK103663399SQ201310677659
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】明津法, 左保齊 申請人:蘇州大學(xué)