天然高純度納米羥基磷灰石浸取工藝的製作方法

2023-06-28 04:23:11 2

專利名稱：天然高純度納米羥基磷灰石浸取工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種天然高純度納米羥基磷灰石生物材料的浸取工藝，屬於生物醫學材料的製備領域。
背景技術：
牛、豬、羊等哺乳動物骨骼中，羥基磷灰石含量達到50 60%。這種天然羥基磷灰石在生物體中以非常精細的晶體結構形式存在。這種晶體結構形式為一種弱結晶、不規則、片狀形態，厚度5-10nm，長度10-50nm，為一種天然納米結構。其鈣含量為37. 5% 38.0%，磷含量為15. 5 19.0%，這種合適的鈣/磷比決定了其表面良好的化學性能。這種結晶方式是組織器官的良好性能的物質基礎，很難化學合成方法在體外被複製，因此，如果能提取高純度的天然羥基磷灰石並保持其基本晶體結構不被破壞，就將得到一種更接近骨生物學性能的基礎生物材料。試驗證實，這種晶體結構更適合成骨細胞以及破骨細胞的生長。
牛、豬、羊等骨骼容易得到，來源豐富，其無機成分以及天然骨小梁結構與人體骨骼相當接近，因此作為骨移植材料長期以來一直為人們所重視。但其有機成分(蛋白、膠原等) 一直給骨移植帶來困擾，例如生物相容性造成的排異反應、朊蛋白引起的狂牛症等。去除這些有機成分而保留較好的骨小梁結構就能得到更好的骨移植材料。
傳統獲得動物骨的高純度無機成分的方法一般都是通過煅燒。煅燒溫度一般要到60(TC以上。在這種溫度下羥基磷灰石晶體會發生廣泛的再結晶過程，形成粗糙的大顆粒晶體結構，嚴重破壞天然狀態下羥基磷灰石精細的弱結晶結構，使其喪失生物學物質基礎。在這種粗糙大顆粒晶體表面，成骨細胞以及破骨細胞很難形成新骨形成以及無機骨吸收這樣的動態平衡。
此外，以前一些脫脂脫蛋白骨的方法，只是部分出去有機成分，大部分膠原成分以及少量蛋白成分依然存在，無法獲得高純度羥基磷灰石成分。
還有一些方法用鹼液將動物骨完全融解，在通過結晶方法提取骨結晶物。這種方法基本上完全破壞了羥基磷灰石晶體結構，得到的結晶物成分完全喪失了天然骨小梁支架結構。
天然高純度的羥基磷灰石不僅能直接作為骨的移植材料，還可以作為良好的吸附劑、緩釋載體等，與有機大分子結構，如膠原、功能蛋白或者抗生素等再複合，形成新型的生物材料。也可以作為食品、化妝品添加劑。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種天然高純度納米羥基磷灰石的製備方法。通過這種浸取工藝，不僅解決煅燒造成的再結晶問題，同時徹底去除有機質成分，達到高純度的要求，而且還能保留部分骨小梁結構。
浸取工藝是用溶劑浸漬固體混合物分離可溶組分及殘渣的單元操作，又稱固液萃取。本發明浸取所處理的物料是經過前期處理的牛、豬、羊的骨骼。採用物理浸取、化學浸取多種的方法交替，通過單純的溶質溶解過程，以及特定條件下以及特定溶劑中化學反應將骨中所含有的有機成分溶解，回收殘渣，即可獲得純度較高的天然羥基磷灰石，所用的溶劑有水、醇、酮、氨或胺等其他有機溶劑。在浸取過程中，調整控制溫度，沸水反覆清洗，保證天然羥基磷灰石純度以及納米晶體的特徵。
具體工藝操作如下1、 物料的前期處理
取新鮮牛、豬、羊等動物股骨，徹底剝離軟組織，將股骨兩端松質骨以及 股骨幹皮質骨分開處理。將動物骨切割成8 — 20mm規格的小骨塊。在高壓罐中， IO(TC， 5—10kg壓力下，煮沸2小時，進行初步熟化脫脂。60 — 80。C乾燥箱中 乾燥8 — 10小時，室溫下，放置24小時。
也可以採用化學脫脂法。將骨塊浸泡於30%過氧化氫溶液中48小時，24 小時更換新的過氧化氫一次，流水衝洗，去除軟組織，放入乙醚中脫脂24小時。
2、 浸取法分離骨中有機物質
將前期處理好的物料放入索氏萃取器中，加入甲苯循環提取24小時。分離 回收物料殘渣，用流水衝洗3次，常溫乾燥，再用乙醇浸泡24小時，去除有機 溶劑。
二次固液萃取工藝。將物料殘渣放入索氏萃取器中，加入乙二胺和水(85: 15)的共沸混合物中，加溫共沸循環萃取5 8天，中間可以根據情況更換數次 共沸混合物，直到溶劑顏色無明顯變化，無有機物質萃取為止。
也可以根據情況採用超聲波或者離心萃取器進行固液萃取。
3、 粗洗工藝
將物料殘渣取出後用IO(TC熱水進行粗洗三次，每次清洗時間為4小時，清 洗完一次用離心機甩幹、乾燥後再次換熱水清洗。沸水反覆清洗可以保證有機 溶劑以及溶解物質徹底清除，同時也能保證天然羥基磷灰石晶體結構。
根據物料量，必要時可以再次重複上述固液萃取過程。
4、 精洗工藝
用去離子水流動衝洗，流速1L/小時，流水衝洗物料殘渣至少三天，直至無有機溶劑被檢測出。
5、 乾燥工藝
將物料殘渣在15(TC烤箱中乾燥，然後加溫到250 300'C進一步乾燥20小 時。從而獲得高純度天然羥基磷灰石顆粒。通過這種乾燥方法可以進一步去除 殘留及其少量的有機物質，提高羥基磷灰石純度。
6、 粉碎
根據產品規格型號進行粉碎。 一般可以磨成0.2 2ram左右顆粒，用於骨填 充。也可以用膠體磨等將其磨成更細顆粒用於複合膠原、纖維素等有機大分子， 重新構架新的生物植入材料。
7、 分裝滅菌
根據骨質來源、顆粒尺寸、重量，分裝聚乙烯瓶中，Y射線輻射滅菌。
具體實施例方式
通過以下實施例進一步舉例描述本發明，並不以任何方式限制本發明，在 不背離本發明的技術解決方案的前提下，對本發明所作的本領域普通技術人員 容易實現的任何改動或改變都將落入本發明的權利要求範圍之內。
實施例1
選取新鮮1歲齡牛股骨，去除軟組織，並將股骨兩端松質骨和股骨幹皮質 骨分別處理。將皮質骨切割成lcmX lcm大小骨塊，松質骨切割成1. 5cmX 1. 5cm 大小骨塊。在高壓罐中，IO(TC, 5 — 10kg壓力下，煮沸2小時，進行初步熟化 脫脂。60—8(TC乾燥箱中乾燥8—10小時，室溫下，放置24小時。
將前期處理好的物料放入索氏萃取器中，加入甲苯循環提取24小時。分離 回收物料殘渣，流水衝洗，常溫乾燥，再用乙醇浸泡24小時，去除有機溶劑。取2000g脫脂骨塊，置入索氏萃取器中，加入1000ml 99%乙二胺和150ml 去離子水。重複混合。加溫共沸萃取，開始3天每天更換共沸混合液1次，液 體顏色逐漸由暗紅變淡，第4、 5天溶劑顏色沒有變化。。
將物料殘渣取出後用IO(TC熱水進行粗洗三次，每次清洗時間為4小時，清 洗完一次用離心機甩幹，常溫乾燥後再次換熱水清洗。用去離子水，流速1L/ 小時，流水衝洗物料殘渣5天，至無有機溶劑被檢測出。
將物料殘渣在150。C烤箱中乾燥，然後加溫到250 300'C進一步乾燥20小 時。獲得高純度天然羥基磷灰石顆粒。將顆粒產品磨成0.2 2mm左右小顆粒， 並包裝滅菌。
實施例2
將實施例1中的成品顆粒進行檢測。檢測包括X-射線衍射分析、掃描電鏡、 純度測定等。
樣品X—射線衍射分析其主要成份為較純的羥基磷灰石。掃描電鏡下可以觀 察到羥基磷灰石晶體結構為不規則、片狀形態，厚度5-10nm，長度10-50nm， 完全符合新鮮骨的羥基磷灰石晶體結構，此外，電鏡下沒有發現有機物殘留。
純度測定是通過總氮以及羥脯氨酸分析來判定。蛋白含量〈0.06%，膠原 含量〈0. 05%。
權利要求
1、一種天然高純度納米羥基磷灰石生物材料的浸取工藝。這種羥基磷灰石保持其基本晶體結構不被破壞，是一種更接近骨生物學性能的基礎生物材料，這種晶體結構更適合成骨細胞以及破骨細胞的生長。浸取工藝中採用物理浸取、化學浸取多種的方法交替，通過單純的溶質溶解過程，以及特定條件下以及特定溶劑中化學反應將骨中所含有的有機成分溶解，所用的溶劑有水、醇、酮、氨或胺等其他有機溶劑。在浸取過程中，調整控制溫度，沸水反覆清洗，保證天然羥基磷灰石純度以及納米晶體特徵。其工藝包括浸取前期的處理方法、浸取工藝、水洗工藝以及乾燥工藝等。
2、 根據權利要求1所述的天然高純度納米羥基磷灰石的浸取工藝前期處理方法， 其特徵包括骨塊的處理(皮質骨松質骨分開處理)，5—10kg壓力IOO'C水煮熟 化脫脂方法。
3、 根據權利要求l所述的天然高純度納米羥基磷灰石的浸取工藝，其特徵是採 用索氏萃取器，加入甲苯循環提取24小時。分離回收物料殘渣，用流水衝洗3 次，常溫乾燥，乙醇浸泡24小時，去除有機溶劑。
4、 根據權利要求l所述的天然高純度納米羥基磷灰石的浸取工藝，其特徵是採 用二次固液萃取工藝或者多次固液萃取工藝。
5、 根據權利要求4所述的二次或者多次固液萃取工藝，其特徵為索氏萃取器加 入乙二胺和水(85: 15)的共沸混合物中，加溫共沸循環萃取5 8天，中間可 以根據情況更換數次共沸混合物，直到溶劑顏色無明顯變化，無有機物質萃取 為止。
6、 根據權利要求1所述的天然高純度納米羥基磷灰石的浸取工藝，採用粗洗和 精洗工藝保證製備的羥基磷灰石純度以及晶體結構。
7、 根據權利要求6所述的粗洗工藝，其特徵在於IO(TC熱水進行粗洗三次，每次清洗時間為4小時，清洗完一次用離心機甩幹、乾燥後再次換熱水清洗。沸 水反覆清洗可以保證有機溶劑以及溶解物質徹底清除，同時也能保證天然羥基 磷灰石晶體結構。
8、 根據權利要求6所述的精洗工藝，其特徵是用去離子水流動衝洗，流速1L/ 小時，流水衝洗物料殘渣至少三天，直至無有機溶劑被檢測出。
9、 根據權利要求l所述的天然高純度納米羥基磷灰石的浸取工藝，其運用的幹 燥工藝特徵是150'C烤箱中乾燥，然後加溫到250 30(TC進一步乾燥20小時。 從而獲得高純度天然羥基磷灰石顆粒。通過這種乾燥方法可以進一步去除殘留 及其少量的有機物質，提高羥基磷灰石純度。
全文摘要
本發明涉及一種天然高純度納米羥基磷灰石生物材料的浸取工藝。這種羥基磷灰石保持其基本晶體結構不被破壞，是一種更接近骨生物學性能的基礎生物材料，這種晶體結構更適合成骨細胞以及破骨細胞的生長。浸取工藝中採用物理浸取、化學浸取多種的方法交替，通過單純的溶質溶解過程，以及特定條件下以及特定溶劑中化學反應將骨中所含有的有機成分溶解，所用的溶劑有水、醇、酮、氨或胺等其他有機溶劑。在浸取過程中，調整控制溫度，沸水反覆清洗，保證天然羥基磷灰石純度以及納米晶體特徵。
文檔編號C01B25/00GK101462707SQ20071030217
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月18日 優先權日2007年12月18日
發明者煒 孫 申請人:煒 孫