[發明專利]一種羥基磷灰石/氧化石墨烯復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810210074.6
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108379589B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 沈娟;段佩珍
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: A61K47/02
• 分類號: A61K47/02;A61K47/04
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 黃耀鈞

本發明公開了一種羥基磷灰石/氧化石墨烯復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟：第一步、將羥基磷灰石在酸性環境中溶解，加入絡合劑進行調控反應，調節pH值后進行離心過濾，將離心過濾得到的濾餅沖洗干凈，冷凍干燥后即得片狀自組裝羥基磷灰石微球晶體；第二步、將上述所制片狀自組裝羥基磷灰石微球晶體，與分散好的氧化石墨烯溶液在超聲波作用下混合，沖洗干凈后放入冷凍干燥箱中，冷凍干燥24～48h，得到羥基磷灰石/氧化石墨烯復合材料。本發明簡化了制備過程，無需特意加入交聯劑，適合于生物載藥應用。

技術領域

本發明涉及無機生物醫用材料制備領域，尤其涉及一種羥基磷灰石/氧化石墨烯復合材料的制備方法。

背景技術

羥基磷灰石(hydroxyapatite，簡稱HA)的分子式為Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，密度為3.16g/cm²。微溶于水，呈弱堿性，易溶于酸，難溶于堿。羥基磷灰石在正常溫度和pH值4～12之間是最穩定的磷酸鈣鹽。羥基磷灰石作為脊椎動物的鈣化硬組織(例如，骨和牙齒)中的主要無機組分，約占人體骨組織的75％以上，由于其具有良好的生物相容性、骨傳導性、流動性和吸附性，廣泛應用于骨組織工程技術等方面。近年來，為滿足不同的應用需求，研究者們制備出了球狀、棒狀、片狀、晶須狀等多種形態的羥基磷灰石材料。在這些形態中，球狀羥基磷灰石具有流動性好、比表面積高、親和性好、填充度高、最小的腫瘤誘發率等優點而受到極大的關注。然而，純羥基磷灰石晶體拉伸強度差和斷裂韌性弱限制了它的實際應用。

氧化石墨烯(簡稱GO)作為石墨烯氧化的衍生物，是單層碳原子，在碳原子組成的六方片層表面有很多不同尺寸的芳香環，還有一定量的羥基、環氧基團和羧基存在于芳香環上，其中羧基和羥基大多位于氧化石墨片的邊緣處，而羰基和環氧基位于氧化石墨層面上或者層間。氧化石墨烯片層上的活性含氧官能團可以使得其在水性介質中穩定分散，增強組分間的結合力，而且還能促進復合材料間的應力轉移。這使得氧化石墨烯有望成為納米級增強填料在生物復合材料領域。盡管有上述提及的優點，氧化石墨烯還是沒有顯示出任何骨傳導性，在這方面，羥基磷灰石比氧化石墨烯更有優越性。不幸的是，羥基磷灰石固有的脆性使它不可能作為結構件單獨使用，羥基磷灰石的增強效果沒有氧化石墨烯好。因此，當羥基磷灰石和氧化石墨烯同時被用作增強劑時候，羥基磷灰石和氧化石墨烯的復合將充分結合兩者的優勢，并且復合材料擁有所期望的良好力學性能和有利的細胞反應，有望在無機生物醫用材料領域得到應用。

目前，合成羥基磷灰石/氧化石墨烯復合材料的方法包括水熱合成法，原位合成方法，仿生礦化過程，電泳沉積，放電等離子體燒結技術(SPS)等。其中，水熱合成法是用來制備高質量無機晶體比較有效的方法，同樣也可以用來制備石墨烯基復合物。高溫下密閉的反應釜會給反應提供高壓力，使得常壓下很難溶解的物質很好地溶解，也利于生成物更好溶解，溶液在過飽和狀態下可以形成結晶性非常好的晶體。應用水熱合成法經常可以實現一步制成目標樣品，并且同時氧化石墨烯在反應中得到還原。但是這種方法所得粒子粒徑分布較廣，形貌不夠規則，并且在整個制備過程中對原料的化學計量比、pH值、溫度、時間等參數有嚴格要求，難于用于大工業生產；溶膠-凝膠法工藝原位制備石墨烯基復合物的優點就在于氧化石墨烯表面擁有大量羥基可以作為水解的成核點，使得金屬氧化物可以以化學鍵直接連接在表面上，不足之處在于其需要采用低表面張力的有機溶劑，影響因素比較多，如水解時間、溶液pH值、熱處理溫度等，無法有效控制產物的形狀，通常難于得到球形羥基磷灰石；模板法是仿生礦化過程中的一種，以結構可變性大的柔性有機分子作為模板的軟模板法、以具有剛性結構的物質作為模板的硬模板法，通過離子交換反應來合成制備出所需結構和形貌的顆粒。此法制得的羥基磷灰石顆粒存在表面油相、表面活性劑和模板難以徹底清除的問題；電泳沉積是一種特殊的膠體處理技術，廣泛應用于生物活性陶瓷或復合材料各種金屬表面上的涂層，其良好控制涂層厚度、結晶度、甚至在復雜形狀基底上得到均勻性好的涂層，但是過程的繁雜和不方便限制了推廣使用。

為了解決現有技術中存在的問題，需要設計一種羥基磷灰石/氧化石墨烯復合材料的制備方法。

發明內容