[发明专利]磁性纳米片状羟基磷灰石及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医学材料领域，具体涉及一种磁性纳米片状羟基磷灰石及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们对健康水平要求的逐渐提高，基因药物载体在生物医药领域发挥着越来越重要的作用。病毒载体的潜在诱发突变和致癌的危险限制了其在基因治疗中的应用。因此非病毒载体具有很大的应用前景。一种基因载体能否顺利完成基因的存储保护和释放与材料的种类有很大关系。不同的载体材料对于转染效果及给机体带来的副作用都有所不同。很多非病毒基因载体材料都存在转染效率不高的缺陷，提高非病毒基因载体的生物安全性能和基因转染效率是目前急需解决的重要科学技术问题。目前在纳米药物载体和基因转移技术中应用的材料主要包括高分子纳米载体，纳米脂质体和磁性纳米颗粒等。高分子材料在体内降解慢，连续给药可产生积累，且单体产物均有一定毒性，纳米脂质体作为基因载体则存在不稳定性的缺陷。磁性四氧化三铁纳米颗粒可通过体外磁场作用实现基因的靶向释放，在一定程度上提高了转染效率。但是单纯的四氧化三铁颗粒不能有效地吸附DNA并对其进行保护和可控释放。羟基磷灰石纳米颗粒因其优良的生物相容性和DNA吸附性能在基因载体中有很大应用前景，但是目前使用的纳米羟基磷灰石颗粒很难实现对基因的可控释放。相比于颗粒结构，具有二维有序层状结构的蒙脱土和双羟基金属氧化物等无机材料可实现对基因有效的保护和释放。但是蒙脱土和双羟基金属氧化物不具有生物活性且分解产物中会含有铝离子和镁离子等金属元素，对细胞具有一定毒性，因此而限制了在生物医学领域的应用。基于以上技术难题，本发明在刘超等采用模板法进行层状有序结构羟基磷灰石制备基础上(公开号CN 101058416A)，首次采用模板原位复合方法将四氧化三铁纳米磁性颗粒引入到层状羟基磷灰石制备中。制备了具有良好磁性和生物相容性能的磁性片状羟基磷灰石。这种结构的羟基磷灰石在改善载体生物相容性和提高基因转染效率方面都有很高的潜在应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性纳米片状羟基磷灰石及其制备方法和应用。本发明首次采用模板原位复合方法制备了磁性四氧化三铁颗粒与片状羟基磷灰石的复合材料。实现了四氧化三铁粒子在片状羟基磷灰石表面的均匀分散。本发明提供的磁性片状羟基磷灰石具有良好的磁性能，在未来的磁疗与基因复合治疗中将具有良好的应用前景。

本发明提供的磁性纳米片状羟基磷灰石是具有超顺磁性，磁性能大小可控，饱和磁化强度为13.21emu/g，并具有层状有序结构，层间距为3.1nm。

本发明提供的磁性纳米片状羟基磷灰石的制备方法包括如下步骤：

(1)配制0.393克/毫升的硝酸钙水溶液和0.033克/毫升的十二烷基磺酸钠乙醇溶液。将二者分别预热至60℃，按体积比1∶1加入到带有回流装置的圆底烧瓶中，在60摄氏度下混合均匀。

(2)配制0.066克/毫升的磷酸氢二铵乙醇/水的混合溶液。水和乙醇的体积比为1∶1。

(3)配制0.050克/毫升的氢氧化钠乙醇/水混合溶液，水和乙醇的体积比为1∶1。

(4)将步骤(2)和步骤(3)中的溶液依次加入到步骤(1)中的烧瓶中，60℃混合均匀。

(5)配制0.311克/毫升的氯化铁水溶液和0.119克/毫升的氯化亚铁乙醇溶液，在70摄氏度按体积比1∶1混合。

(6)配制0.060克/毫升的氢氧化钠乙醇/水混合溶液，水和乙醇的体积比为1∶1。在70℃混合均匀后加入到步骤(5)的溶液中。

(7)将步骤(6)中获得的悬浊液与步骤(4)烧瓶中的溶液中，按体积比1～6∶8混合，将烧瓶加热到83～92℃，反应4～14小时。

(8)将步骤(7)所得反应物在室温下静置7～21天，离心水洗，40～60℃干燥。即得磁性纳米片层结构的羟基磷灰石晶体。

本发明的显著性特点：

1)所制得的磁性纳米片状羟基磷灰石具有二维有序结构。该有序结构的重复周期为3.1纳米。如图1所示，1-10°角度范围X射线衍射出现非常尖锐的五条衍射峰，说明形成了这种有序结构。10-60°分别出现尖锐的羟基磷灰石和四氧化三铁的衍射峰，说明生成的这两种物质具有良好的结晶度。

2)复合材料成分纯净，如图1所示的X射线衍射可知除羟基磷灰石和四氧化三铁外没有其他杂质相。

3)磁性纳米片状羟基磷灰石是采用原为合成的方法实现四氧化三铁和羟基磷灰石的复合的。由图2可知，制备的复合物中纳米颗粒结构的四氧化三铁均匀的分布在羟基磷灰石片层表面，避免了传统复合材料制备方法中纳米粒子的团聚现象。