羥基磷灰石微球及其製備方法與流程
2023-06-10 17:44:52
本發明涉及一種羥基磷灰石微球及其製備方法。
背景技術：
磷酸鈣是一類重要的生物礦物，普遍存在於生物體無機硬組織中，其有多種物相和結晶形態。其中，羥基磷灰石(簡稱ha)是各種磷酸鈣中熱力學最穩定的相，分子式為ca10(po4)6(oh)2，ca/p比為1.67，晶體為六方晶系，是人體和動物骨骼的主要無機礦物成分。ha因具有特殊的表面特性、良好的生物相容性、生物活性和骨傳導作用，成為從事生物、醫學和材料領域的重要研究對象。微球材料具有其他不規則形狀的材料所沒有的良好性能，如流動性好、堆積密度大、質量輕、強度高、不易團聚、注射性能良好和填充到複合材料中不易引起應力集中等，而得到了越來越多的關注。因此，綜合了ha和微球的優點，羥基磷灰石微球是一種具有良好應用前景的材料。
目前，羥基磷灰石微球的製備方法有水熱法、噴霧乾燥法、溶膠-凝膠法、模板法等。中國專利(專利申請號200810030243.4)公開了一種高比表面積羥基磷灰石微球的製備方法，在模板劑的作用下，首先生成羥基磷灰石和碳酸鈣的球形混合體，通過離子交換，最終完全轉化為羥基磷灰石的過程。中國專利(專利申請號200310107928.1)公開了一種利用水熱法將珊瑚碳酸鈣轉化為多孔羥基磷灰石的製備方法。中國專利(專利申請號201310349352.3)公開了一種水熱法與微波輻射法相結合將碳酸鈣與磷酸鹽轉化為羥基磷灰石微球的製備方法。然而，上述方法，在反應過程中都有co2生成，形成的球形結構較鬆散，形狀維持性能較差，不利於羥基磷灰石微球在體內支撐效果的體現。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是為了克服現有技術中的羥基磷灰石微球結構較鬆散、形狀維持性能較差、不利於羥基磷灰石微球在體內支撐效果的體現的缺陷，而提供一種羥基磷灰石微球及其製備方法。本發明的製備方法工藝簡單，生產時對操作人員無不良影響，適於產業化生產。製得的羥基磷灰石微球結構穩定，屬於球形大顆粒，易注射，不易團聚，將其注射到人體內，具有良好的支撐效果。
本發明提供一種羥基磷灰石微球的製備方法，其包括如下步驟：
(1)調節磷酸鹽水溶液的ph值至鹼性，得混合溶液1；
(2)將硝酸鈣水溶液與所得混合液1混合後，得混合液2，調節所得混合液2的ph值至鹼性，進行反應，得混合液3；
(3)將所得混合液3進行過濾，得濾餅；
(4)將所得濾餅進行洗滌、烘乾後，磨粉2～6小時，得粉末；
(5)將所得粉末製成質量分數為10％～50％的水溶液進行噴霧，即可；
其中，所述磷酸鹽水溶液中磷酸鹽的摩爾量與所述硝酸鈣水溶液中硝酸鈣的摩爾量之比為3:5；所述噴霧的工藝參數如下：所述水溶液的流量為7.5～30ml/min，所述噴霧的壓力為0.01～0.3mpa，所述噴霧的進風量為1.3～3m3/min，所述噴霧的進風溫度為150～400℃。
本發明中，所述磷酸鹽水溶液為本領域常規使用的磷酸鹽水溶液，較佳地為磷酸氫二鈉水溶液、磷酸氫二鉀水溶液、磷酸氫二銨水溶液、磷酸二氫鈉水溶液、磷酸二氫鉀水溶液或磷酸二氫銨水溶液。所述磷酸鹽水溶液的濃度較佳地為0.5mol/l。
本發明中，所述硝酸鈣水溶液的濃度較佳地為0.5mol/l。調節所述磷酸鹽水溶液的ph值較佳地至10～12，更佳地為10～11。調節所述ph值所用的ph值調節劑為本領域常規，一般為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氨水。所述ph值調節劑的濃度為0.1～1mol/l。
本發明中，調節所述混合液2的ph值至鹼性較佳地在10s內完成。
本發明中，調節所得混合液2的ph值較佳地至10～12，更佳地為11～12。調節所述ph值所用的ph值調節劑為本領域常規，一般為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氨水。所述ph值調節劑的濃度為0.1～1mol/l。
本發明中，所述反應按本領域常規在攪拌下進行，所述攪拌的轉速較佳地為300～700r/min。所述反應的溫度較佳地為20～70℃，更佳地為30～70℃，進一步更佳地為50℃。所述反應時間較佳地為12～36小時，更佳地為24～36小時。
本發明中，所述過濾較佳地採用微孔濾膜，所述微孔濾膜的孔徑較佳地為0.1～0.22μm，更佳地為0.22μm。
本發明中，所述洗滌較佳地採用去離子水、無水乙醇交替洗滌，所述洗滌的次數較佳地為3次以上，更佳地為3次。
本發明中，所述烘乾的溫度較佳地為100℃，所述烘乾的時間較佳地為5～15小時，更佳地為10～15小時。
本發明中，所述磨粉為本領域常規操作，較佳地採用球磨機進行。所述磨粉的時間較佳地為2～4小時。
本發明中，所述水溶液的質量分數較佳地為50％。
本發明中，所述水溶液的流量較佳地為10～30ml/min，更佳地為20ml/min。
本發明中，所述噴霧的壓力較佳地為0.01～0.1mpa，更佳地為0.05mpa。
本發明中，所述噴霧的進風量較佳地為1.5～3m3/min，更佳地為2m3/min。
本發明中，所述噴霧的進風溫度較佳地為200～300℃，更佳地為250℃。
本發明中，所述噴霧的出風溫度較佳地為80～180℃
本發明還提供由上述製備方法製得的羥基磷灰石微球，所述羥基磷灰石微球的粒徑較佳地為15～45μm，例如可為：15～25μm、20～30μm或25～45μm。所述羥基磷灰石微球的粒徑更佳地為20～40μm。
在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。
本發明所用試劑和原料均市售可得。
本發明的積極進步效果在於：本發明羥基磷灰石微球的製備方法，工藝簡單，生產時對操作人員無不良影響，適於產業化生產。製得的羥基磷灰石微球結構穩定，屬於球形大顆粒，易注射，不易團聚，將其注射到人體內，具有良好的支撐效果。
附圖說明
圖1為實施例1所得羥基磷灰石微球的掃描電鏡圖像。
圖2為實施例2所得羥基磷灰石微球的掃描電鏡圖像。
具體實施方式
下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商品說明書選擇。
實施例1
(1)調節磷酸氫二銨水溶液的ph值至10，得混合溶液1；
(2)將硝酸鈣水溶液與所得混合液1混合後，得混合液2，調節所得混合液2的ph值至12，在攪拌下進行反應，攪拌轉速為500r/min，反應溫度為70℃，反應時間為24小時，得混合液3；
(3)將所得混合液3用微孔濾膜進行過濾，微孔濾膜的孔徑為0.22μm，得濾餅；
(4)將所得濾餅用去離子水洗滌3次，無水乙醇洗滌3次，在100℃下烘乾15小時後，磨粉2小時，得粉末；
(5)將所得粉末製成質量分數為50％的水溶液進行噴霧，即可；
其中，所述磷酸氫二銨水溶液的濃度為0.5mol/l；硝酸鈣水溶液的濃度為0.5mol/l；所述磷酸氫二銨水溶液中磷酸氫二銨的摩爾量與所述硝酸鈣水溶液中硝酸鈣的摩爾量之比為3:5；所述噴霧的工藝參數如下：所述水溶液的流量為30ml/min，所述噴霧的壓力為0.01mpa，所述噴霧的進風量為1.5m3/min，所述噴霧的進風溫度為300℃。
技術效果：製得的羥基磷灰石微球的粒徑為25-45微米，結構穩定，屬於球形大顆粒，易注射，不易團聚，將其注射到人體內，具有良好的支撐效果。
實施例2
(1)調節磷酸氫二鈉水溶液的ph值至11，得混合溶液1；
(2)將硝酸鈣水溶液與所得混合液1混合後，得混合液2，調節所得混合液2的ph值至12，在攪拌下進行反應，攪拌轉速為300r/min，反應溫度為50℃，反應時間為24小時，得混合液3；
(3)將所得混合液3用微孔濾膜進行過濾，微孔濾膜的孔徑為0.22μm，得濾餅；
(4)將所得濾餅用去離子水洗滌3次，無水乙醇洗滌3次，在100℃下烘乾10小時後，磨粉4小時，得粉末；
(5)將所得粉末製成質量分數為50％的水溶液進行噴霧，即可；
其中，所述磷酸氫二鈉水溶液的濃度為0.5mol/l；硝酸鈣水溶液的濃度為0.5mol/l；所述磷酸氫二鈉水溶液中磷酸氫二鈉的摩爾量與所述硝酸鈣水溶液中硝酸鈣的摩爾量之比為3:5；所述噴霧的工藝參數如下：所述水溶液的流量為10ml/min，所述噴霧的壓力為0.1mpa，所述噴霧的進風量為3m3/min，所述噴霧的進風溫度為200℃。
技術效果：製得的羥基磷灰石微球的粒徑為15-25微米，結構穩定，屬於球形大顆粒，易注射，不易團聚，將其注射到人體內，具有良好的支撐效果。
實施例3
(1)調節磷酸二氫鉀水溶液的ph值至10，得混合溶液1；
(2)將硝酸鈣水溶液與所得混合液1混合後，得混合液2，調節所得混合液2的ph值至11，在攪拌下進行反應，攪拌轉速為700r/min，反應溫度為30℃，反應時間為36小時，得混合液3；
(3)將所得混合液3用微孔濾膜進行過濾，微孔濾膜的孔徑為0.22μm，得濾餅；
(4)將所得濾餅用去離子水洗滌3次，無水乙醇洗滌3次，在100℃下烘乾15小時後，磨粉2小時，得粉末；
(5)將所得粉末製成質量分數為50％的水溶液進行噴霧，即可；
其中，所述磷酸二氫鉀水溶液的濃度為0.5mol/l；硝酸鈣水溶液的濃度為0.5mol/l；所述磷酸二氫鉀水溶液中磷酸二氫鉀的摩爾量與所述硝酸鈣水溶液中硝酸鈣的摩爾量之比為3:5；所述噴霧的工藝參數如下：所述水溶液的流量為20ml/min，所述噴霧的壓力為0.05mpa，所述噴霧的進風量為2m3/min，所述噴霧的進風溫度為250℃。
技術效果：製得的羥基磷灰石微球的粒徑為20-30微米，結構穩定，屬於球形大顆粒，易注射，不易團聚，將其注射到人體內，具有良好的支撐效果。