[發明專利]微波輔助制備羥基磷灰石空心球

有效

• 申請號: 201210448843.9
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN102897735A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 朱英杰;漆超;陳峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C01B25/32
• 分類號: C01B25/32;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

技術領域

本發明涉及一種羥基磷灰石空心球及其制備方法。具體涉及一種采用磷酸肌酸或磷酸肌酸鹽作為磷源微波輔助合成羥基磷灰石空心球的制備方法，屬于生物材料制備領域。

背景技術

羥基磷灰石是人的骨骼和牙齒的主要無機成分，所含鈣和磷元素是細胞生長所必需的營養元素，其良好的生物活性、生物相容性以及生物可降解性使其常應用于骨骼的替代材料、牙齒的填充材料、藥物的輸運載體以及基因轉染等生物醫學領域。

羥基磷灰石由于合成方法的不同，具有不同的結晶性、尺寸、形貌以及物理化學性質，因而具有不同的用途。目前，各種不同的方法被應用到制備不同形貌的羥基磷灰石納米結構。例如用水熱方法合成羥基磷灰石納米顆粒、用無表面活性劑的溶劑熱法合成羥基磷灰石納米線/納米管有序陣列、以及用超聲輔助的均勻沉淀法合成羥基磷灰石納米棒等等。在眾多羥基磷灰石納米結構之中，羥基磷灰石空心球由于特殊的結構，以及大的比表面積和高的藥物裝載能力，使其成為生物醫用材料用于藥物輸運和組織工程等領域的理想材料。

現有文獻報道有利用微波輔助水熱法、溶劑熱法、離子輔助鈣化等方法合成羥基磷灰石空心球結構。又，CN100398433C公開一種羥基磷灰石空心微球的制備方法，其先制備羥基磷灰石料漿，加入碳酸氫銨作為添加劑，然后通過噴霧干燥結合熱處理得到納米晶粒組成的羥基磷灰石空心微球。CN100584389C則采用十六烷基三甲基溴化銨（CATB）為模板劑來制備空心球狀納米羥基磷灰石。CN101759169A則通過微波加熱水熱處理制備磷酸鈣/羥基磷灰石納米結構空心微球。CN102557471A則通過在空心玻璃微球上涂層來制備羥基磷灰石空心微球載體。

雖然目前羥基磷灰石空心球結構的制備研究較為活躍，但大多是采用無機磷源和鈣源直接反應，并通過有機或無機模板輔助合成。該方法加入的模板需要在后續處理中清洗干凈，因此增加了工藝的復雜性以及生產成本，并造成環境污染。目前還很少有文獻中報道用有機生物磷源來直接合成羥基磷灰石空心球結構。

發明內容

面對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種制備羥基磷灰石空心球結構的方法。本發明人經過銳意的研究認識到有機生物磷源，例如磷酸肌酸鈉鹽，在高溫條件下水解能產生磷酸根離子，其與溶液中加入的鈣離子結合形成羥基磷灰石納米結構。通過調節實驗過程中的反應時間和反應溫度，可以獲得羥基磷灰石納米片和/或納米棒組裝而成的空心球結構。

在此，本發明提供一種有機磷源合成羥基磷灰石空心球結構的制備方法，其中，以水溶性鈣鹽作為鈣源、含磷生物分子作為磷源，通過微波輔助水熱反應制得所述羥基磷灰石空心球結構。

本發明以含磷生物分子作為有機磷源，一方面利用其在高溫條件下的水解特性產生磷酸根離子以與鈣離子結合形成羥基磷灰石納米結構，同時還可利用含磷生物分子及其水解后的產物對所產生的羥基磷灰石納米結構進行自組裝。此外，含磷生物分子本身生物降解性能好，環境友好。本發明制得的羥基磷灰石空心球結構可廣泛應用于生物醫學以及組織工程等領域。本發明的方法對擴展磷酸鈣類生物材料的制備具有重要的科學意義和應用價值。

優選地，所述含磷生物分子為磷酸肌酸和磷酸肌酸鹽。例如磷酸肌酸鈉鹽和/或其水合物。

在本發明中，所述水溶性鈣鹽可采用氯化鈣和/或其水合物、硝酸鈣和/或其水合物、和/或乙酸鈣和/或其水合物。

所述水溶性鈣鹽和含磷生物分子的摩爾比為1:5～5:1，較佳地，其摩爾比為1:2～2:1。

在本發明中，將所述水溶性鈣鹽和含磷生物分子分別溶于水中，調節水溶性鈣鹽的水溶液的pH至4～11，并將形成的含磷生物分子的水溶液加至水溶性鈣鹽的水溶液。其中所述水溶性鈣鹽的摩爾濃度范圍為0.001～1摩爾/升，優選為0.005～0.1摩爾/升。

在本發明中，優選地，微波輔助水熱反應的反應溫度可為100～200℃，反應時間可為5分鐘到1小時。采用微波輔助水熱反應，反應易控，反應時間短。

另一方面，本發明還提供一種由上述方法制備的羥基磷灰石空心球結構，其中，所述羥基磷灰石空心球由納米片和/或納米棒自組裝而成。所述羥基磷灰石空心球的尺寸范圍為0.5～5微米。

本發明提供的羥基磷灰石空心球結構的形貌和尺寸可控，尤其適合應用于藥物輸運、蛋白吸附、基因轉染等生物醫學領域。

又，本發明的制備工藝簡單、操作方便，不需要復雜昂貴的設備，易于實現工業化生產。通過本發明所述制備方法制備的羥基磷灰石空心球結構作為生物醫用材料用于藥物輸運、基因轉染、硬組織修復等領域將具有良好的應用前景。