一種結構可控羥基磷灰石微球的製備方法

2023-06-08 15:29:16 1

一種結構可控羥基磷灰石微球的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種結構可控羥基磷灰石微球的製備方法，涉及利用微溶析晶原理，調節溶液pH值製備羥基磷灰石微球。其步驟為將利用化學法製備的納米羥基磷灰石粉體放入pH值為4.9-5.27的NaOAc緩衝溶液中，磁力攪拌器攪拌1小時，加入一定量的氟化鈉溶液，磁力攪拌器攪拌24小時，對生成的白色沉澱用蒸餾水和無水乙醇進行過濾，之後在75℃環境下烘乾，製得羥基磷灰石微球。該方法工藝設備簡單，操作方便，易於實現工業化生產，並且生成的羥基磷灰石微球形貌可控，尺寸穩定。
【專利說明】一種結構可控羥基磷灰石微球的製備方法

【技術領域】
[0001]本發明屬於材料化學領域，涉及一種結構可控羥基磷灰石微球的製備方法。

【背景技術】
[0002]羥基磷灰石是哺乳動物牙齒和骨骼的主要無機礦物組成，佔牙齒總質量的96-97%,佔骨骼的68%。人工製備的羥基磷灰石與人體硬組織中的羥基磷灰石結構相近，具有良好的生物相容性、骨傳導性，作為牙齒和骨骼的修復材料已經在臨床上得到應用。為了更好的滿足不同的需求，研究者製備出了球狀、片狀、短棒狀等各種形狀的羥基磷灰石材料。針對不同形貌的羥基磷灰石載體，有研究證明:多孔的羥基磷灰石載體材料可以增加載體材料的比表面積，吸附更多量的物質；另外在藥劑學上有研究表明球型的載體材料具有更好的吸收效果，而且球型的載體材料在生物體內具有較低的免疫原性。
[0003]目前製備羥基磷灰石微球的方法主要有:微乳液形核法，模板自組裝法，高溫熔融噴霧法，噴霧乾燥法。這些羥基磷灰石製備方法或者工藝複雜不易操作，或者要求製備環境苛刻較難推廣。申請號為200910104114.X發明名稱為《一種納米羥基磷灰石/聚乳酸複合微球的製備方法》的中國發明專利，公開了一種複合微球的製備方法，採用了超聲波共混複合工藝和乳化-溶劑揮發法。申請號為201310069578.8發明名稱為《微波輔助製備羥基磷灰石納米結構多孔微球的方法》的中國發明專利，公開了一種羥基磷灰石納米結構多孔微球的製備方法，採用在酸性條件下將可溶性鈣源和磷源混合，並通過微波輔助水熱反應製備納米結構多孔微球。申請號為201310349352.3的中國專利以球形碳酸鈣為模板，放置於磷酸鹽水溶液中，在水熱法的基礎上輔以微波輻射法製備出了羥基磷灰石微球。申請號為200810030243.4的中國專利以Ca(0H)2、(NH4)2ΗΡ04、可溶性EDTA鹽為原料製備出料漿，再滴入H3PO4或(NH4) 2ΗΡ04,經過過濾、洗滌、乾燥製備出羥基磷灰石微球。


【發明內容】

[0004]本發明旨在提供一種簡單的化學方法，使得在納米羥基磷灰石顆粒在醋酸鈉和醋酸緩衝溶液中，達到溶解或部分溶解狀態，形成大量亞穩態的晶簇，加入NaF溶液，形成少量氟羥基磷灰石晶核，破壞了溶液的穩定性，從而產生析晶，形成羥基磷灰石微球。
[0005]為實現上述目的，本發明採用下述技術方案:
[0006]一種結構可控羥基磷灰石微球的製備方法，包括如下步驟:
[0007]A、將用化學沉澱法製備的納米羥基磷灰石粉體放入pH值4.6-5.5的中醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液中，攪拌I小時；
[0008]B、加入80_120mlNaF溶液，攪拌20_24小時後，得到白色沉澱物；
[0009]C、用蒸餾水對白色沉澱物進行抽濾，等待濾液pH值為中性後，再用無水乙醇抽濾兩遍，在75°C下烘乾，即得羥基磷灰石微球；
[0010]所述的納米羥基磷灰石粉體和醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液的質量比為1:150-250，所述的NaF溶液的摩爾濃度為0.03-0.08mol/L。其反應原理如下:羥基磷灰石在酸性溶液中是不穩定的，加入醋酸鈉和醋酸緩衝液後形成亞穩態的羥基磷灰石晶簇，並生成自由態的鈣離子和磷酸根離子，加入氟化鈉後溶液中多了氟離子，有了形成氟羥基磷灰石的物質條件，而氟羥基磷灰石的臨界溶解PH值比羥基磷灰石的臨界溶解pH值要低，從而形成氟羥基磷灰石晶核，破壞了溶液的平衡，形成大量沉澱。沉澱XRD圖譜與羥基磷灰石的標準圖譜相吻合，表明此時生成的沉澱物是羥基磷灰石微球。
[0011]步驟A中，所述的醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液的pH值為4.9，此時反應生成的羥基磷灰石微球為空心結構，直徑為200-500納米，投射電鏡圖片和掃描電鏡圖片分別如圖2和圖5所示。
[0012]步驟A中，所述的醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液的pH值為5.02，此時反應生成的羥基磷灰石微球為中空有核結構，直徑為200-500納米，投射電鏡圖片和掃描電鏡圖片分別如圖3和圖6所示。
[0013]步驟A中，所述的醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液的pH值為5.27，此時反應生成的羥基磷灰石微球為實心球結構，直徑為200-500納米，投射電鏡圖片和掃描電鏡圖片分別如圖4和圖7所示。
[0014]優選的是，所述的納米羥基磷灰石粉體和醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液的質量比為1:200。
[0015]步驟B中，所述的NaF溶液的摩爾濃度為0.05mol/L。
[0016]步驟A中，所述的納米羥基磷灰石為短棒狀羥基磷灰石，直徑尺寸為20_40nm，長度最大不大於150nm，確保在醋酸鈣和醋酸的緩衝溶液中形成大量的亞穩態的晶簇，為羥基磷灰石微球做好物質準備。
[0017]本發明的有益效果:
[0018]1、根據上述方法製備的羥基磷灰石微球，直徑為200_500nm，調節醋酸鈉和醋酸緩衝溶液的PH值，即可形成中空結構、中空有核結構和實心球結構的羥基磷灰石微球。
[0019]2、本發明製備工藝設備簡單，操作方便，易於實現工業化生產，並且生成的羥基磷灰石微球形貌可控，尺寸穩定。
[0020]3、步驟A中的所用的納米羥基磷灰石為短棒狀羥基磷灰石，直徑尺寸為20_40nm，長度最大不大於150nm，確保在醋酸鈣和醋酸的緩衝溶液中形成大量的亞穩態的晶簇，為羥基磷灰石微球做好物質準備。
[0021]4、步驟B加入NaF溶液後應持續攪拌24小時，確保溶液中的反應生成物為羥基磷灰石微球。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1化學法製備的羥基磷灰石粉體的投射電鏡圖。
[0023]圖2pH值為4.9時製備的羥基磷灰石微球的投射電鏡圖片。
[0024]圖3pH值為5.02時製備的羥基磷灰石微球的投射電鏡圖片。
[0025]圖4pH值為5.27時製備的羥基磷灰石微球的投射電鏡圖片。
[0026]圖5pH值為4.9時製備的輕基磷灰石微球的掃描電鏡圖片。
[0027]圖6pH值為5.02時製備的輕基磷灰石微球的掃描電鏡圖片。
[0028]圖7pH值為5.27時製備的羥基磷灰石微球的掃描電鏡圖片。
[0029]圖8不同pH值時製備的羥基磷灰石微球的XRD圖譜。

【具體實施方式】
[0030]為了使本發明的技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實際例子，對本發明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0031]實施例1
[0032]首先利用化學沉澱法製備納米羥基磷灰石粉體，將一定量的Ca(NO3)2.4H20和(見14)2即04溶解在蒸餾水中，按配比Ca:P = 1.67進行配料，用電動攪拌器攪拌，通過滴加氨水調節反應液的pH = 10?11，完全加入反應原料後用恆溫水浴進行加熱至90°C，保溫I小時形成懸濁液。將形成的懸濁液靜置24h進行沉積，形成的沉澱物最後進行真空抽濾。採用去離子水進行多次抽慮，直至PH值等於7.0為止，再用無水乙醇進行洗滌2次，得到納米羥基磷灰石粉體。將2g納米羥基磷灰石粉體，放入400ml pH為4.9的醋酸鈉和醋酸緩衝溶液中，溫度為20°C，磁力攪拌器攪拌I小時，加入0.05mol/L的NaF溶液10mol，繼續攪拌24h。將反應生成的白色沉澱先用蒸餾水過濾，等過濾溶液PH值為中性時，用無水乙醇進行過濾兩次，放入75°C的環境中進行烘乾。此次反應過程生成的羥基磷灰石微球直徑為200-500納米，為空心結構，圖2和圖5分別是羥基磷灰石微球的投射電鏡圖片和掃描電鏡圖片，圖8中a曲線為該羥基磷灰石微球的XRD圖譜。
[0033]實施例2
[0034]將化學沉澱法製備的2g納米羥基磷灰石粉體(製備方法與實施例1相同)，放入400mlpH為5.02的NaOAc緩衝溶液中，溫度為20°C，磁力攪拌器攪拌I小時，加入0.05mol/L的NaF溶液lOOmol，繼續攪拌24h。將反應生成的白色沉澱先用蒸餾水過濾，等過濾溶液PH值為中性時，用無水乙醇進行過濾兩次，放入75°C的環境中進行烘乾。此次反應過程生成的羥基磷灰石微球直徑為200-500納米，為中空有核結構，圖3和圖6分別是羥基磷灰石微球的投射電鏡圖片和掃描電鏡圖片，圖8中c曲線為該羥基磷灰石微球的XRD圖譜。
[0035]實施例3
[0036]將化學沉澱法製備的2g納米羥基磷灰石粉體(製備方法與實施例1相同)，放入400mlpH為5.27的NaOAc緩衝溶液中，溫度為20°C，磁力攪拌器攪拌I小時，加入0.05mol/L的NaF溶液lOOmol，繼續攪拌24h。將反應生成的白色沉澱先用蒸餾水過濾，等過濾溶液PH值為中性時，用無水乙醇進行過濾兩次，放入75°C的環境中進行烘乾。此次反應過程生成的羥基磷灰石微球直徑為200-500納米，為實心球結構，圖4和圖7分別是羥基磷灰石微球的投射電鏡圖片和掃描電鏡圖片，圖8中e曲線為該羥基磷灰石微球的XRD圖譜。
[0037]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
【權利要求】
1.一種結構可控羥基磷灰石微球的製備方法，其特徵是，包括如下步驟: A、將用化學沉澱法製備的納米羥基磷灰石粉體放入pH值4.6-5.5的中醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液中，攪拌I小時； B、加入80?120mlNaF溶液，攪拌20?24小時後，得到白色沉澱物； C、用蒸餾水對白色沉澱物進行抽濾，等待濾液pH值為中性後，再用無水乙醇抽濾兩遍，在75°C下烘乾，即得羥基磷灰石微球； 所述的納米羥基磷灰石粉體和醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液的質量比為1:150-250，所述的NaF溶液的摩爾濃度為0.03-0.08mol/L。
2.如權利要求1所述的製備方法，其特徵是，步驟A中，所述的醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液的PH值為4.9。
3.如權利要求1所述的製備方法，其特徵是，步驟A中，所述的醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液的PH值為5.02。
4.如權利要求1所述的製備方法，其特徵是，步驟A中，所述的醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液的PH值為5.27。
5.如權利要求1所述的製備方法，其特徵是，所述的納米羥基磷灰石粉體和醋酸鈉和醋酸混合緩衝溶液的質量比為1:200。
6.如權利要求1所述的製備方法，其特徵是，步驟B中，所述的NaF溶液的摩爾濃度為0.05mol/L。
7.如權利要求1所述的製備方法，其特徵是，步驟A中，所述的納米羥基磷灰石為短棒狀輕基磷灰石，直徑尺寸為20_40nm,長度a不大於150nm。
【文檔編號】C01B25/32GK104386661SQ201410611949
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月3日 優先權日:2014年11月3日
【發明者】嶽雪濤, 孫康寧, 孫德明, 田清波, 李靜, 徐麗娜, 張豐慶, 房永廣 申請人:山東建築大學