一種單分散多孔羥基磷灰石微球、製備方法及其應用與流程

2023-10-05 00:44:39

本發明涉及羥基磷灰石微球技術領域，具體涉及一種單分散多孔羥基磷灰石微球、製備方法及其應用。

背景技術：

羥基磷灰石作為一種理想的骨修復材料，主要存在於人體骨骼、牙齒等硬組織當中，是其重要的無機組成部分，具有良好的骨傳導性、生物活性以及生物相容性等優點。多孔結構的羥基磷灰石微球由於具有相對密度低、比表面積高、重量輕等特點而在組織工程和藥物分離等領域有著廣泛的應用。

目前製備羥基磷灰石微球的方法主要有微乳液法和噴霧乾燥法。中國專利(申請號200910104114.x)公開了一種納米羥基磷灰石/聚乳酸複合微球的製備方法，採用超聲波共混複合工藝和乳化-溶劑揮發法製備納米羥基磷灰石微球。中國專利(申請號201580022238.7)公開了一種球形多孔羥基磷灰石吸附劑及其方法，其方法為先製備羥基磷灰石初級顆粒的懸浮液，然後將羥基磷灰石初級顆粒的懸浮液進行噴霧乾燥，獲得羥基磷灰石微球，最後進行複雜的篩分方法進行分級處理得到球形羥基磷灰石。

當前製備羥基磷灰石微球的方法存在很多問題，如：微球的粒徑分布不均、產率低和製備工藝複雜等。因此，開發新型的、能工業化生產的羥基磷灰石微球的製備方法是當今研究急需解決的問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種單分散多孔羥基磷灰石微球、製備方法及其應用，根據本發明實施例中的單分散多孔羥基磷灰石微球粒徑可控，粒徑尺寸均一，孔徑可控。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：

根據本發明第一方面實施例的一種單分散多孔羥基磷灰石微球製備方法，包括以下步驟：

(1)在水中引入多孔高分子微球，均勻分散後，邊攪拌邊加入鹼，調節ph＝10-11，得溶液a；

(2)在水中引入鈣源和磷源，得溶液b；

(3)向溶液a中逐步滴加溶液b，滴加完後繼續反應，得溶液c；

(4)過濾溶液c，洗滌、乾燥後得高分子-羥基磷灰石複合微球；

(5)將所述高分子-羥基磷灰石複合微球煅燒，得多孔羥基磷灰石微球。

優選地，所述鈣源為ca(no3)2·4h2o，所述磷源為(nh4)2hpo4。

優選地，所述鈣源和磷源中，ca:p＝1-3。進一步優選地，所述ca:p＝1.67。

優選地，所述鹼選自氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙胺或三甲胺中的一種或多種。進一步優選地，所述鹼為氨水。

優選地，所述多孔高分子微球選自苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、苯乙烯均聚物或聚甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種。

優選地，步驟(3)中繼續反應的溫度為25-100℃，繼續反應時間為10h以上。

優選地，步驟(5)中煅燒溫度為500-1000℃。

根據本發明第二方面實施例的一種單分散多孔羥基磷灰石微球，所述微球由上述單分散多孔羥基磷灰石微球製備方法製備而得。

本發明的還包括單分散多孔羥基磷灰石微球在生物分離、生物標記和組織工程中的應用。

本發明上述技術方案的有益效果如下：

根據本發明實施例方法，其製備工藝簡單，反應條件容易控制。適於大規模生產，且製得的單分散多孔羥基磷灰石微球的粒徑可控，粒徑尺寸均一，孔徑靈活可控，孔徑尺寸範圍為0.5-800nm，且孔分布均勻，孔道結構有序。本發明實施例的單分散多孔羥基磷灰石微球在生物分離、生物標記和組織工程中有廣泛應用。

附圖說明

圖1為本發明實施例的單分散多孔羥基磷灰石微球的電鏡照片。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。

根據本發明實施例的單分散多孔羥基磷灰石微球製備方法，若無特別說明，所使用的「水」包括蒸餾水或去離子水，所述使用的多孔高分子微球可由商業手段購買的到，或由本領域技術人員所熟知的方法製備而得。對於本發明實施例所使用的其他試劑，如氨水、鈣源、磷源等，若無特殊說明均指本領域常用規格的試劑類別。

此外，根據本發明實施例的方法製備的單分散多孔羥基磷灰石微球在生物分離中的應用包括但不限於藥物分離、蛋白質等生物大分子分離。

如圖1所示，由本發明實施例的方法製備的單分散多孔羥基磷灰石微球的粒徑均一。

實施例一

一種單分散多孔羥基磷灰石微球，包括以下步驟：

(1)製備粒徑為5μm，cv＝3.2％的多孔高分子微球；

(2)將100克多孔高分子微球置於120克水中，邊攪拌邊加入氨水，使體系調到ph＝10-11得溶液a；

(3)稱量ca(no3)2.4h2o和(nh4)2hpo4溶解在80克水中，按配比ca：p＝1.67，得溶液b；

(4)向a中滴加b，滴加完後繼續反應24h，得溶液c；

(5)過濾c，洗滌、乾燥後得高分子-羥基磷灰石複合微球；

(6)將高分子-羥基磷灰石複合微球升溫至650℃煅燒6小時，去除有機高分子，得多孔羥基磷灰石微球。

步驟(1)中多孔高分子微球為苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。

採用beckmancounter測定其粒徑及粒徑分布得：粒徑大小5μm，cv(coefficientofvariation)為3.0％，微球平均孔徑孔體積1.0ml/g。

實施例二

一種單分散多孔羥基磷灰石微球，包括以下步驟：

(1)製備粒徑為2μm，cv＝3.1％的多孔高分子微球；

(2)將50克多孔高分子微球置於70克水中，邊攪拌邊加入氨水，使體系調到ph＝10-11得溶液a；

(3)稱量ca(no3)2.4h2o和(nh4)2hpo4溶解在50克水中，按配比ca：p＝2.37，得溶液b；

(4)向溶液a中滴加溶液b，滴加完後在70-80℃下，繼續反應24h，得溶液c；

(5)過濾溶液c，洗滌、乾燥後得高分子-羥基磷灰石複合微球；

(6)將高分子-羥基磷灰石複合微球升溫至550℃煅燒6小時，去除有機高分子，得多孔羥基磷灰石微球。

步驟(1)中多孔高分子微球為苯乙烯均聚物。

採用beckmancounter測定其粒徑及粒徑分布得：粒徑大小2μm，cv(coefficientofvariation)為3.0％，微球平均孔徑孔體積2.3ml/g。

實施例三

一種單分散多孔羥基磷灰石微球，包括以下步驟：

(1)製備粒徑為500μm，cv＝3.2％的多孔高分子微球；

(2)將100克多孔高分子微球置於120克水中，邊攪拌邊加入氨水，使體系調到ph＝10-11得溶液a；

(3)稱量ca(no3)2.4h2o和(nh4)2hpo4溶解在80克水中，按配比ca：p＝1.67，得溶液b；

(4)向溶液a中滴加溶液b，滴加完後在50℃下繼續反應24h，得溶液c；

(5)過濾溶液c，洗滌、乾燥後得高分子-羥基磷灰石複合微球；

(6)將高分子-羥基磷灰石複合微球升溫至800℃煅燒6小時，去除有機高分子，得多孔羥基磷灰石微球。

步驟(1)中多孔高分子微球為苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。

採用beckmancounter測定其粒徑及粒徑分布得：粒徑大小500μm，cv(coefficientofvariation)為3.0％，微球平均孔徑孔體積2.3ml/g。

將本實施例所製備的單分散多孔羥基磷灰石微球用於吸附蛋白，其生物相容性好，無毒性，且吸附能力強。

實施例四

一種單分散多孔羥基磷灰石微球，包括以下步驟：

(1)製備粒徑為800μm，cv＝3.8％的多孔高分子微球；

(2)將100克多孔高分子微球置於120克水中，邊攪拌邊加入氫氧化鈉水溶液，使體系調到ph＝10-11得溶液a；

(3)稱量ca(no3)2.4h2o和(nh4)2hpo4溶解在80克水中，按配比ca：p＝1.67，得溶液b；

(4)向溶液a中滴加溶液b，滴加完後在100℃下繼續反應24h，得溶液c；

(5)過濾溶液c，洗滌、乾燥後得高分子-羥基磷灰石複合微球；

(6)將高分子-羥基磷灰石複合微球升溫至650℃煅燒6小時，去除有機高分子，得多孔羥基磷灰石微球。

步驟(1)中多孔高分子微球為苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。

採用beckmancounter測定其粒徑及粒徑分布得：粒徑大小800μm，cv(coefficientofvariation)為3.6％，微球平均孔徑孔體積1.8ml/g。

實施例五

一種單分散多孔羥基磷灰石微球，包括以下步驟：

(1)製備粒徑為10μm，cv＝3.0％的多孔高分子微球；

(2)將90克多孔高分子微球置於110克水中，邊攪拌邊加入氨水，使體系調到ph＝10-11得溶液a；

(3)稱量ca(no3)2.4h2o和(nh4)2hpo4溶解在70克水中，按配比ca：p＝1.67，得溶液b；

(4)向a中滴加b，滴加完後繼續反應24h，得溶液c；

(5)過濾c，洗滌、乾燥後得高分子-羥基磷灰石複合微球；

(6)將高分子-羥基磷灰石複合微球升溫至650℃煅燒6小時，去除有機高分子，得多孔羥基磷灰石微球。

步驟(1)中多孔高分子微球為聚甲基丙烯酸縮水甘油酯。

採用beckmancounter測定其粒徑及粒徑分布得：粒徑大小10μm，cv(coefficientofvariation)為2.9％，微球平均孔徑孔體積1.1ml/g。

實施例六

一種單分散多孔羥基磷灰石微球，包括以下步驟：

(1)製備粒徑為50μm，cv＝2.9％的多孔高分子微球；

(2)將110克多孔高分子微球置於150克水中，邊攪拌邊加入氨水，使體系調到ph＝10-11得溶液a；

(3)稱量ca(no3)2.4h2o和(nh4)2hpo4溶解在70克水中，按配比ca：p＝1.67，得溶液b；

(4)向a中滴加b，滴加完後繼續反應24h，得溶液c；

(5)過濾c，洗滌、乾燥後得高分子-羥基磷灰石複合微球；

(6)將高分子-羥基磷灰石複合微球升溫至650℃煅燒6小時，去除有機高分子，得多孔羥基磷灰石微球。

步驟(1)中多孔高分子微球為聚甲基丙烯酸縮水甘油酯。

採用beckmancounter測定其粒徑及粒徑分布得：粒徑大小50μm，cv(coefficientofvariation)為3.0％，微球平均孔徑孔體積1.0ml/g。

實施例七

一種單分散多孔羥基磷灰石微球，包括以下步驟：

(1)製備粒徑為30μm，cv＝3.0％的多孔高分子微球；

(2)將90克多孔高分子微球置於110克水中，邊攪拌邊加入氨水，使體系調到ph＝10-11得溶液a；

(3)稱量ca(no3)2.4h2o和(nh4)2hpo4溶解在70克水中，按配比ca：p＝1.67，得溶液b；

(4)向a中滴加b，滴加完後繼續反應20h，得溶液c；

(5)過濾c，洗滌、乾燥後得高分子-羥基磷灰石複合微球；

(6)將高分子-羥基磷灰石複合微球升溫至650℃煅燒6小時，去除有機高分子，得多孔羥基磷灰石微球。

步驟(1)中多孔高分子微球為聚甲基丙烯酸縮水甘油酯。

採用beckmancounter測定其粒徑及粒徑分布得：粒徑大小30μm，cv(coefficientofvariation)為2.9％，微球平均孔徑孔體積1.1ml/g。

實施例八

多孔羥基磷灰石微球對bsa靜態吸附載量測試：

取上述實施例六製備的粒徑為50um的單分散多孔羥基磷灰石微球40mg，加入6mgbsa以及1.5ml去離子水，在搖床中旋轉孵育12小時進行吸附，用紫外分光光度計測試280nm上清液的吸光度。最終獲得120mg/g的蛋白吸附載量。

實施例九

多孔羥基磷灰石微球的抗體純化：

取上述實施例六製備的50um多孔羥基磷灰石微球100mg，裝填小柱，將20ml羊血清過柱，先用20mm磷酸鹽溶液清洗，然後用200mm磷酸鹽溶液洗脫，可以將8mg的抗體和蛋白質完全分離，純度達98％，收率達96％。

總而言之，本發明實施例的多孔羥基磷灰石微球粒徑大小、粒徑分布情況及孔徑大小受工藝參數：反應溫度、攪拌速度、試劑濃度等影響較小，反應調節容易控制，因此本發明方法適於大規模生產，且製得的單分散多孔羥基磷灰石微球的粒徑靈活可控，均一度高。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。