[發(fā)明專利]超聲輔助制備具有有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的三斜磷鈣石及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810203916.1
• 申請(qǐng)日: 2008-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN101428778A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝迎春;阮啟超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號(hào): C01B25/32
• 分類號(hào): C01B25/32
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超聲輔助制備具有有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的三斜磷鈣石及其制備方法，屬于生物醫(yī)學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

三斜磷鈣石(CaHPO₄)作為一種生物活性材料已經(jīng)引起了越來(lái)越多的關(guān)注。由于它具有良好的生物相容性和生活活性，三斜磷鈣石作為一種磷酸鈣骨水泥，通常被用來(lái)作為可吸收的骨替代材料。然而和真正的骨相比，磷酸鈣骨水泥承重較小、機(jī)械性能差，這就大大限制了它的應(yīng)用。有機(jī)體內(nèi)的生物礦物通常都是以一定有序生長(zhǎng)的形式來(lái)加強(qiáng)組織的機(jī)械性能，如牙齒、骨骼和貝殼等，由此可證明有序組裝的結(jié)構(gòu)可以提供更好的機(jī)械性能。另外，三斜磷鈣石是羥基磷灰石(HAp)的一種前驅(qū)物。羥基磷灰石的生物活性、生物相容性、穩(wěn)定性以及機(jī)械性能主要受其結(jié)構(gòu)、組成、晶粒尺寸和形貌的控制。而羥基磷灰石通常會(huì)形成針狀的形貌，因此其形貌很難控制。許多研究表明，通過(guò)控制三斜磷鈣石的形貌可以制備得到具有特殊形貌的羥基磷灰石。

因?yàn)槠渚哂辛己玫纳飳W(xué)性能和廣大的應(yīng)用前景，人們探索了許多方法來(lái)合成普通的三斜磷鈣石。目前，主要制備方法有：水熱法[Wei，K.；Lai，C.；Wang，Y.J.J.Mater.Sci.2007，42，5340-5346]、電化學(xué)沉積[Da?Silva，M.H.P；Lima，J.H.C.；Soares，G.A.；Elias，C.N.；de?Andrade，M.C.；Best，S.M.；Gibson，I.R.Surf.Coat.Technol.2001，137，270-276]、溶膠—凝膠法[Tokuoka，Y.；Ito，Y.；Kitahara，K.；Niikura，Y.；Ochiai，A.；Kawashima，N.Chem.Lett.2006，35，1220-1221]和微波輔助法[Pena，J.；LeGeros，R.Z.；Rohanizadeh，R.；LeGeros，J.P.Bioceramics?2000，192-1，267-270]等。顯然，具有有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的三斜磷鈣石更優(yōu)于普通的三斜磷鈣石，然而，對(duì)于具有有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的三斜磷鈣石的制備仍未見報(bào)道。

近年來(lái)，超聲化學(xué)被廣泛應(yīng)用于一些具有特殊形貌的納米材料的合成。超聲波作用于液體時(shí)可產(chǎn)生大量小氣泡，這些氣泡會(huì)隨周圍介質(zhì)的振動(dòng)而不斷運(yùn)動(dòng)、長(zhǎng)大或突然破滅。破滅時(shí)周圍液體突然沖入氣泡而迅速產(chǎn)生高溫(4200～5000K)高壓(20～50MPa)。氣泡破裂時(shí)的冷卻速度也相當(dāng)快，這就可以使一些化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生。超聲波作用于液體時(shí)可產(chǎn)生超聲射流，超聲射流引起納米片的取向排列和有序組裝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超聲輔助制備具有有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的三斜磷鈣石及其制備方法。在表面活性劑的作用下，沉淀生成的三斜磷鈣石呈納米片狀(厚度為20～300nm)，隨后，納米片在超聲輻射的作用下以一定取向組裝形成有序的層狀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明方法的實(shí)施方案如下：

(1)以可溶性鈣鹽和可溶性磷酸鹽為原料，以陽(yáng)離子表面活性劑為模板劑。

可選用的可溶性鈣鹽有四水硝酸鈣、二水氯化鈣等；

可選用的可溶性磷酸鹽有磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀和磷酸二氫氨等；

可選用的陽(yáng)離子表面活性劑為胺鹽、季銨鹽(如十六烷基三甲基溴化銨、雙辛烷基二甲基氯化銨、四甲基硫酸氫銨等)。

(2)將表面活性劑溶于蒸餾水中，溶液中表面活性劑的濃度為2～20g/ml。

(3)在含有表面活性劑的溶液中加入四水硝酸鈣(作為鈣離子源)和磷酸二氫鈉(作為磷酸根源)，并攪拌均勻，兩者的摩爾比為0.8～2.0。

(4)對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行超聲處理。超聲的頻率為10～35kHz，處理的時(shí)間為10～60min，功率為100～800W。

(5)反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液過(guò)濾、清洗、干燥，干燥的溫度為20～90℃，干燥時(shí)間為2～48h。

利用該發(fā)明方法可制備純的三斜磷鈣石物相，所得到的三斜磷鈣石呈納米片狀，其厚度為20～300nm。納米片取向組裝形成有序的層狀結(jié)構(gòu)。

本方法不僅成本低廉、操作簡(jiǎn)單，而且可以得到有序度高的層狀三斜磷鈣石，有利于提高其機(jī)械性能，擴(kuò)展其在骨質(zhì)替代材料方面的應(yīng)用范圍。

結(jié)構(gòu)表征及性能評(píng)價(jià)

利用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。

附圖說(shuō)明