[发明专利]微波辅助制备羟基磷灰石空心球

说明书

技术领域

本发明涉及一种羟基磷灰石空心球及其制备方法。具体涉及一种采用磷酸肌酸或磷酸肌酸盐作为磷源微波辅助合成羟基磷灰石空心球的制备方法，属于生物材料制备领域。

背景技术

羟基磷灰石是人的骨骼和牙齿的主要无机成分，所含钙和磷元素是细胞生长所必需的营养元素，其良好的生物活性、生物相容性以及生物可降解性使其常应用于骨骼的替代材料、牙齿的填充材料、药物的输运载体以及基因转染等生物医学领域。

羟基磷灰石由于合成方法的不同，具有不同的结晶性、尺寸、形貌以及物理化学性质，因而具有不同的用途。目前，各种不同的方法被应用到制备不同形貌的羟基磷灰石纳米结构。例如用水热方法合成羟基磷灰石纳米颗粒、用无表面活性剂的溶剂热法合成羟基磷灰石纳米线/纳米管有序阵列、以及用超声辅助的均匀沉淀法合成羟基磷灰石纳米棒等等。在众多羟基磷灰石纳米结构之中，羟基磷灰石空心球由于特殊的结构，以及大的比表面积和高的药物装载能力，使其成为生物医用材料用于药物输运和组织工程等领域的理想材料。

现有文献报道有利用微波辅助水热法、溶剂热法、离子辅助钙化等方法合成羟基磷灰石空心球结构。又，CN100398433C公开一种羟基磷灰石空心微球的制备方法，其先制备羟基磷灰石料浆，加入碳酸氢铵作为添加剂，然后通过喷雾干燥结合热处理得到纳米晶粒组成的羟基磷灰石空心微球。CN100584389C则采用十六烷基三甲基溴化铵（CATB）为模板剂来制备空心球状纳米羟基磷灰石。CN101759169A则通过微波加热水热处理制备磷酸钙/羟基磷灰石纳米结构空心微球。CN102557471A则通过在空心玻璃微球上涂层来制备羟基磷灰石空心微球载体。

虽然目前羟基磷灰石空心球结构的制备研究较为活跃，但大多是采用无机磷源和钙源直接反应，并通过有机或无机模板辅助合成。该方法加入的模板需要在后续处理中清洗干净，因此增加了工艺的复杂性以及生产成本，并造成环境污染。目前还很少有文献中报道用有机生物磷源来直接合成羟基磷灰石空心球结构。

发明内容

面对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种制备羟基磷灰石空心球结构的方法。本发明人经过锐意的研究认识到有机生物磷源，例如磷酸肌酸钠盐，在高温条件下水解能产生磷酸根离子，其与溶液中加入的钙离子结合形成羟基磷灰石纳米结构。通过调节实验过程中的反应时间和反应温度，可以获得羟基磷灰石纳米片和/或纳米棒组装而成的空心球结构。

在此，本发明提供一种有机磷源合成羟基磷灰石空心球结构的制备方法，其中，以水溶性钙盐作为钙源、含磷生物分子作为磷源，通过微波辅助水热反应制得所述羟基磷灰石空心球结构。

本发明以含磷生物分子作为有机磷源，一方面利用其在高温条件下的水解特性产生磷酸根离子以与钙离子结合形成羟基磷灰石纳米结构，同时还可利用含磷生物分子及其水解后的产物对所产生的羟基磷灰石纳米结构进行自组装。此外，含磷生物分子本身生物降解性能好，环境友好。本发明制得的羟基磷灰石空心球结构可广泛应用于生物医学以及组织工程等领域。本发明的方法对扩展磷酸钙类生物材料的制备具有重要的科学意义和应用价值。

优选地，所述含磷生物分子为磷酸肌酸和磷酸肌酸盐。例如磷酸肌酸钠盐和/或其水合物。

在本发明中，所述水溶性钙盐可采用氯化钙和/或其水合物、硝酸钙和/或其水合物、和/或乙酸钙和/或其水合物。

所述水溶性钙盐和含磷生物分子的摩尔比为1:5～5:1，较佳地，其摩尔比为1:2～2:1。

在本发明中，将所述水溶性钙盐和含磷生物分子分别溶于水中，调节水溶性钙盐的水溶液的pH至4～11，并将形成的含磷生物分子的水溶液加至水溶性钙盐的水溶液。其中所述水溶性钙盐的摩尔浓度范围为0.001～1摩尔/升，优选为0.005～0.1摩尔/升。

在本发明中，优选地，微波辅助水热反应的反应温度可为100～200℃，反应时间可为5分钟到1小时。采用微波辅助水热反应，反应易控，反应时间短。

另一方面，本发明还提供一种由上述方法制备的羟基磷灰石空心球结构，其中，所述羟基磷灰石空心球由纳米片和/或纳米棒自组装而成。所述羟基磷灰石空心球的尺寸范围为0.5～5微米。

本发明提供的羟基磷灰石空心球结构的形貌和尺寸可控，尤其适合应用于药物输运、蛋白吸附、基因转染等生物医学领域。

又，本发明的制备工艺简单、操作方便，不需要复杂昂贵的设备，易于实现工业化生产。通过本发明所述制备方法制备的羟基磷灰石空心球结构作为生物医用材料用于药物输运、基因转染、硬组织修复等领域将具有良好的应用前景。