[發(fā)明專利]鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510349672.8
• 申請(qǐng)日: 2015-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN104961114B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱英杰;漆超;陳峰
• 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
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

本發(fā)明涉及一種鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料及其制備方法，所述方法包括：以水溶性鈣鹽作為鈣源、水溶性鎂鹽作為鎂源、含磷生物分子作為磷源，對(duì)含有所述鈣源、鎂源和磷源的混合水溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)獲得鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料，其中，通過調(diào)節(jié)鈣源與鎂源的摩爾比來調(diào)控鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料的物相和形貌。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料及其制備方法，具體涉及一種采用水溶性鈣鹽作為鈣源、水溶性鎂鹽作為鎂源、含磷生物分子作為磷源，通過加熱反應(yīng)體系獲得所述鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料的制備方法，屬于生物材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈣和鎂是人體主要元素之一，是細(xì)胞生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，并對(duì)人體各種生命活動(dòng)起著重要的調(diào)節(jié)作用，例如鎂能調(diào)節(jié)骨組織的代謝，影響骨組織中礦物的礦化和結(jié)晶過程。鈣元素主要以無定形磷酸鈣、羥基磷灰石、磷酸三鈣等礦物的形式存在于人體硬組織如骨骼和牙齒之中，而鎂元素則通常與鈣元素一起以磷酸鹽礦物的形式共同存在于骨骼之中，例如硬組織中的白磷鈣石即為一種鈣鎂磷酸鹽礦物。

鈣元素與鎂元素共同形成的鈣鎂磷酸鹽材料具有十分優(yōu)越的生物相容性和生物可降解性。與純的磷酸鈣或者磷酸鎂材料相比，鈣鎂磷酸鹽材料具有更加優(yōu)越的生物學(xué)性能。例如鎂摻雜的磷酸鈣材料與純磷酸鈣材料相比，更容易促進(jìn)成骨細(xì)胞的粘附和生長(zhǎng)。鎂摻雜的磷酸鈣骨水泥具有可控的機(jī)械性能以及降解速率。因此鈣鎂磷酸鹽材料在臨床醫(yī)學(xué)中具有良好的應(yīng)用前景。

近年來，科研人員努力制備各種鈣鎂磷酸鹽陶瓷或骨水泥材料，并探索其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。例如Klammert等人(Acta Biomaterialia 7，3469–3475(2011))按照摩爾比為2:1:6:3混合CaHPO₄，CaCO₃，MgHPO₄·3H₂O及Mg(OH)₂粉體，并在1100℃下燒結(jié)6小時(shí)制備出鈣鎂磷酸鹽陶瓷材料，并研究了該材料在體內(nèi)的降解行為。Lu等人(J.Mater.Sci.:Mater.Med.22,607–615(2011))將氧化鎂與磷酸二氫鈣混合料直接摻入羥基磷灰石骨水泥中，制備出鈣鎂磷酸鹽骨水泥，并研究了該骨水泥的細(xì)胞相容性、降解和骨再生性能。

雖然目前文獻(xiàn)已有報(bào)道制備鈣鎂磷酸鹽的方法，但大多采用將鈣鹽、鎂鹽以及無機(jī)磷源直接混合并通過燒結(jié)等方式來獲得鈣鎂磷酸鹽陶瓷或水泥材料，很少有人直接合成鈣鎂磷酸鹽納米粉體。另外，使用無機(jī)磷酸鹽作為磷源，在反應(yīng)的初期，溶液中的鈣離子、鎂離子與磷酸根離子均處于過飽和狀態(tài)，容易結(jié)晶長(zhǎng)大，尺寸和形貌難以控制。

發(fā)明內(nèi)容

面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種制備穩(wěn)定的鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料的方法。本發(fā)明人經(jīng)過研究認(rèn)識(shí)到含磷生物分子作為磷源具有優(yōu)勢(shì)，例如磷酸肌酸鈉鹽，在加熱條件下水解能產(chǎn)生磷酸根離子，與溶液中加入的鈣離子和鎂離子反應(yīng)形成鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)初期加入的鈣鹽與鎂鹽的摩爾比，可以獲得不同物相和不同形貌的鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料。含磷生物分子作為磷源及其水解后的產(chǎn)物可引入到鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)中，還可以改善其生物學(xué)性能。

在此，本發(fā)明提供一種鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料的制備方法，以水溶性鈣鹽作為鈣源、水溶性鎂鹽作為鎂源、含磷生物分子作為磷源，通過水熱反應(yīng)獲得鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料，其中，通過調(diào)節(jié)鈣源與鎂源的摩爾比來調(diào)控鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料的物相和形貌。

本發(fā)明以含磷生物分子作為磷源，一方面利用其在加熱條件下的水解特性產(chǎn)生磷酸根離子，并與溶液中存在的鈣離子和鎂離子反應(yīng)形成鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)還可利用含磷生物分子及其水解后的產(chǎn)物對(duì)所產(chǎn)生的鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控并自組裝，形成多級(jí)結(jié)構(gòu)。而且，還可以調(diào)節(jié)鈣源與鎂源的摩爾比來調(diào)控鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料的物相和形貌，從而可以通過同一種方法獲得具有不同物相和形貌的鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料。此外，含磷生物分子本身生物降解性能好，環(huán)境友好。本發(fā)明制得的鈣鎂磷酸鹽納米結(jié)構(gòu)材料有望應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)以及組織工程等領(lǐng)域。