[發明專利]四氧化三鐵/磷酸鈣核殼結構納米粒子及其制備方法

有效

• 申請號: 200910242215.3
• 申請日: 2009-12-04
• 公開（公告）號: CN101721749A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 楊小平;方舟;劉海洋;連鵬飛;蔡晴;林元華
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: A61L27/40
• 分類號: A61L27/40;A61L27/58
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種帶磁性能的生物活性納米粒子的制備方法，尤其 涉及一種四氧化三鐵/磷酸鈣核殼結構納米粒子的制備方法；本發明還 涉及一種帶磁性能的生物活性納米粒子，該復合粒子可用于磁場作用 下細胞調控與骨修復工程。

背景技術

隨著納米技術的飛速發展，納米磁性Fe₃O₄作為一種功能材料， 其制備工藝及其產物性質的研究受到很大的重視。納米磁性Fe₃O₄除 在物理、化學方面具有納米材料的介觀特性之外，還具有其特殊的磁 性能——介觀磁性，主要有：量子尺寸效應、超順磁性、磁有序顆粒 的小尺寸效應、宏觀量子隧道效應等。磁性粒子在細胞分離、固定化 酶、靶向藥物、蛋白質提純、核酸分離、生物標記以及臨床診斷等領 域有著廣泛應用。

磷酸鈣生物陶瓷主要包括羥基磷灰石(HAP)、磷酸三鈣(α-TCP， β-TCP)、焦磷酸鈣(CPPD)、磷酸四鈣(TTCP)、五水磷酸八鈣(OCP)、 透鈣磷石(DCPD)、無水磷酸二鈣(DCPA)和無定形磷酸鈣(ACP)及其混 合物等。在目前科學研究和臨床應用的組織替換生物材料中，磷酸鈣 類生物陶瓷材料占有較大的比重。從自然骨的微觀結構上看，骨是由 納米磷酸鈣鹽晶體彌散分布在膠原蛋白纖維及其它生物高分子中構 成的連續多相復合體。磷酸鈣陶瓷具有與骨骼礦化物類似的成分、表 面及體相結構，具有良好的生物相容性和生物活性，對人體無毒、無 害、無致癌作用，植入人體后可通過體內的生化反應與自然骨形成牢 固的骨性結合，部分磷酸鈣陶瓷還具有引導骨細胞粘附和生長的功 能，是理想的骨修復材料。尤其是β-TCP，其在人體中能夠通過正 常的新陳代謝途徑釋放Ca²⁺和PO₄^3-到體液中，誘導植入體周圍形成新 的骨組織，并為新骨的生成提供生理營養成分，因此不僅具有較好的 骨傳導能力，而且會與骨形態蛋白(BMP)產生較強的親和性以及與骨 組織形成直接的生物鍵合，表現出很強的生物活性。

將具有生物活性的物質包覆在磁性納米四氧化三鐵表面例如 Akira?Ito等使用脂質體包覆四氧化三鐵，將此顆粒與HepG2和 NIH3T3細胞共培養，使顆粒貼附在細胞，在外加磁場的作用下，細胞 能多層緊密貼附，從而提高了單位體積內細胞的密度。(JOURNAL?OF BIOSCIENCE?AND?BIOENGINEERING。Vol.104，No.5，371-378.2007)

利用溶膠凝膠法使磷酸鈣包覆在四氧化三鐵上形成核殼結構，結 合納米四氧化三鐵的超順磁性與磷酸鈣良好的生物相容性與生物活 性的生物復合材料還未見有人報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種四氧化三鐵/磷酸鈣核殼結構納米粒子 的制備方法，使磷酸鈣相的結晶度和純度很高，可為骨細胞的粘附、 生長和增殖提供更適宜的條件；本發明的另一目的是提供一種仿生的 四氧化三鐵/磷酸鈣核殼結構納米粒子，該復合粒子兼具了四氧化三 鐵的超順磁性以及磷酸鈣的生物相容性。

本發明提供的一種四氧化三鐵/磷酸鈣核殼結構納米粒子的制備 方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)磁流體的制備把氯化鐵和氯化亞鐵按摩爾比1.5～2混合 加入去離子水中配成鐵離子濃度為0.425mol/L的溶液，在機械攪拌 的同時往里滴加3mol/L?NaOH溶液，使其按照計量式反應；用磁鐵收 集制得的四氧化三鐵，反應完成后用去離子水和乙醇沖洗各3次，將 其在60℃干燥12小時即得四氧化三鐵納米粒子；將制得的四氧化三 鐵納米粒子放于質量濃度0.1～0.5g/L檸檬酸鈉溶液中機械攪拌12h， 其中四氧化三鐵納米粒子質量(g)與檸檬酸鈉溶液體積(ml)比為 1∶10～1∶100，離心機中10000R/min離心分離去除上層清液，然后再用 去離子水離心分離2次去除上層清液；再加入去離子水離心機中 10000R/min離心分離得到上層清液，上層清液為質量濃度1.05％的穩 定的四氧化三鐵磁流體。

(2)前驅體溶膠的制備在室溫下把含鈣離子為2mol/L的水 溶液滴加到已充分水解的質量分數為46.7％、用硝酸調節的pH值在 1～5之間的磷酸鹽乙醇溶液中，形成混合溶液，鈣磷比調節范圍為 1.0～1.6，混合溶液攪拌2h后置于-18℃的環境下陳化7天得到前驅 體溶膠。