[发明专利]一种连续透析法制备纳米钙磷生物材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学材料领域，具体涉及纳米钙磷生物材料的制备方法。

背景技术

钙磷生物材料，主要包括羟基磷灰石(HA)、磷酸三钙(TCP)及元素掺杂改性羟基磷灰石等。它们与动物体内天然骨组织中的主要无机成分类似，具有良好的生物相容性和生物活性，可用作人体硬组织修复、替代材料，以及金属骨修复、替代物的表面涂层材料。此外，钙磷生物材料还可用于生物学研究，如可被用作生物活性物质(氨基酸、多肽、蛋白质等)的分离、被用作生物催化剂载体以及被用作无机抗菌剂等。纳米尺寸的钙磷生物材料因其具有纳米材料独特的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、量子隧道效应等特殊性质，从而具备更好的生物活性、骨诱导性、降解性能以及催化性能。由于具备这些优异的理化性质和生物学性能，钙磷生物材料，尤其是纳米钙磷生物材料的合成与应用一直是国内外生物医学材料领域的研究热点和重要课题之一。

然而，在纳米钙磷生物材料的制备过程中，物料中杂质物质的洗涤纯化非常困难。目前实验室制备纳米钙磷生物材料过程中常用的纯化方法是水洗抽滤法，即：使用具有一定孔径微孔的滤膜(纸)作为过滤介质，将待纯化的物料置于滤膜(纸)的一侧，在物料一侧加正压或在滤膜(纸)的另一侧加负压，对物料进行固液分离，分离过程中不断往物料中添加洗涤用水，使杂质离子、表面活性剂等被除去，再将滤膜(纸)上的固相取下，在水或其它溶剂中重新分散，反复以上水洗抽滤操作，直到杂质被完全去除。这一方法具有如下缺点：产量极低，每批次生产仅能得到几克纳米钙磷生物材料；死端过滤极易发生纳米溶胶堵塞滤膜(纸)的情况，膜污染严重；这是一个典型的间歇式人工操作步骤，工艺繁琐，效率低下；单位产品生产成本过高。

近十几年来，膜科学与技术逐渐兴起并迅速发展。膜分离技术具有能耗低、操作条件温和、可连续操作、分离过程无相变、膜的性能可调、易于放大等优点，因此适用于纳米钙磷生物材料的制备。

中国发明专利ZL200610018593.X公开了一种用透析法制备纳米磷灰石的方法，该方法以透析袋作为过滤介质，用透析的方法对纳米钙磷生物材料制备过程中的初始物料进行纯化，透析后直接干燥透析袋中的产物，可以得到粒度为50～200纳米的磷灰石粉体。该发明首次将膜分离技术引入纳米钙磷生物材料的制备过程中，并得到了良好的效果。然而，该发明所述的纳米钙磷生物材料的制备尚存在如下缺点：

1、透析袋容积有限，每批次透析操作只能处理少量物料，根据透析袋规格和剪取长度的不同，可装填物料2～30毫升，每批次产量仅为几毫克～1.5克；

2、透析袋的工作面积很小，纯化效率不高，以扁平宽度为50毫米、长30毫米的透析袋为例，其可装填物料约24毫升，工作面积仅30平方厘米，而中空纤维膜组件的装填密度可达到16000～30000m²/m³；

3、透析袋内物料在透析过程中基本处于静止状态，难以与膜外充分进行物质交换；

4、洗涤用水耗费量巨大，洗涤用水用量约为被处理物料的100～200倍；

5、由于浓差极化和膜污染，在透析一段时间后，透析袋的膜通量会明显下降，浓差极化和膜污染同时也造成了透析膜使用寿命的降低。

6、透析袋外部的洗涤用水需要在透析一段时间后进行更换，是一个间歇式操作；

综合这几点可以看出，发明专利ZL200610018593.X所述的透析法制备纳米磷灰石仍是一个间歇式人工操作，且消耗洗涤用水量非常大，而且由于上述几个因素的综合作用，透析法制备纳米磷灰石的纯化效率局限在94～99％，对于骨修复、蛋白质纯化等对材料的纯度要求极高医学和生物学用途，这个纯度是远远不够的。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用连续透析法进行纳米钙磷生物材料制备的方法，以实现钙磷生物材料制备的连续化操作，提高制备工艺的自动化程度；同时增大透析膜的工作面积，减轻浓差极化和膜污染，从而获得更高纯度的产品，提高产品的品质。

本发明的一种连续透析法制备纳米钙磷生物材料的方法，其制备步骤依次如下：