[发明专利]一种羟基磷灰石晶须及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型羟基磷灰石晶须及其制备方法，属于化学和生物工程材料领域。 

背景技术

羟基磷灰石（Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂），简称HA或HAP，与生物体骨组织有相似的化学组成和结构，具有良好的生物兼容性和生物活性，植入人体后对组织无刺激和排斥等毒副作用，而且具有良好的骨传导性，能与组织在界面上形成很强的化学键性结合，所以羟基磷灰石被广泛应用于生物医用植入材料领域。但HAP与人体骨骼相比脆性大、强度低，其较差的力学性能大大限制了其在人体荷重部位的使用，仅能应用于非承载的小型种植体，如人工齿骨、耳骨、充填骨缺损等。

有研究表明，晶须和非晶须相比，晶须状的HAP有高比强度、高比模量、较好蠕变阻力与高温性能，依靠晶须的桥接、裂纹偏转和拔出效应来吸收能量，消除裂纹尖端集中的应力，通过负荷传递使应力作用于晶须，从而降低周围的基体材料所受的应力，达到增强生物材料的韧性的目的，从而能有效地改善材料的机械力学性能。基于以上优势，HAP晶须通常被掺杂到材料中用于制备主干骨缺损的修复材料。

HA晶须的制备方法主要有固相反应法、溶胶凝胶法、水热法和均相沉淀法。Yoshimura用固相反应法制备得到晶须，虽然固相反应法制备的晶须完整性较好，但过程复杂，反应时间长，条件不易控制。溶胶凝胶法反应温度低，制备工艺简单，但制备的HAP晶须结晶度较差，Ca/P摩尔比偏低，容易团聚，晶须在高温处理时化学稳定性不好，另外反应使用的原料价格较高、产率低，有机溶剂也有一定的毒性。水热法是由Kinoshita首先提出的，制备的HA晶须直接为晶态，无需烧结晶化，无团聚或团聚少，粒度均匀，形态比较规则，但对仪器的要求比较高，制约了工业生产。Zhang H Q 等用均相沉淀法在弱酸性溶液中制备出较长且长径比较大的HA晶须，但均相沉淀法反应速度较慢，合成的HA多含有钙缺陷，难以合成具有标准化学计量的HA晶体，产量也不稳定。因此，研究一种高效稳定的生产高质量HA晶须的方法，一直吸引着研究者的目光。

发明内容

本发明目的在于提供一种羟基磷灰石晶须的制备方法，该方法以羟基磷灰石晶须籽晶来引导羟基磷灰石晶须的生长，采用一步控温法，并辅以助剂来制备产量稳定的羟基磷灰石晶须，制备方法工艺简单、成本低廉，所得产品性能优良纯度高，产品质量及产量稳定，且具有优异的生物相容性和良好的力学性能，为羟基磷灰石晶须的进一步发展与应用提供了基础。

本发明通过如下具体方案实现本发明目的：

（1）在装有蒸馏水的反应器中依次加入四水硝酸钙、磷酸氢二铵，混合后，加入尿素，以2000～3500r/min的速度搅拌8～15分钟，加入浓硝酸调节pH值在2.5～4间，继续搅拌25～40分钟，加入羟基磷灰石晶须籽晶，继续搅拌25～45分钟，其中四水硝酸钙与磷酸氢二铵的质量比为2.5～3.0:1，尿素与磷酸氢二铵的质量比为3.0～5.5:1，晶须籽晶与磷酸氢二铵的质量比为0.01～0.06:1，蒸馏水与磷酸氢二铵的质量比为75～78:1；

（2）将混匀后溶液置于92℃～95℃的水浴中恒温反应12～36小时，反应结束后自然冷却至室温，陈化0.5～12小时，取出沉淀的反应产物，用蒸馏水清洗5次，抽滤后得到晶须滤饼，最后在45～80℃下干燥，10～20小时，即得到羟基磷灰石晶须。

本发明中羟基磷灰石晶须籽晶为模板剂，引导羟基磷灰石晶须结晶成核并长大，加入籽晶后，羟基磷灰石晶须的纯度和产量增加。

本发明中羟基磷灰石晶须籽晶是参考“山梨醇辅助下羟基磷灰石晶须的水热制备”中公开的方法制备得到的。

本发明另一目的是提供一种羟基磷灰石晶须，其晶须长径比分布范围为8～120。

本发明具有以下优点:

1、本发明方法在常压下进行，工艺简单，操作安全简单，一步到位；

2、通过本方法制备得到的产品性能优良，HA晶须的纯度高，杂质少，产量稳定；

3、HA晶须的生物相容性和活性好，可用于骨组织工程支架材料和牙科材料等生物工程材料领域。

附图说明

图1是未加羟基磷灰石晶须籽晶制得的晶须的XRD图谱；

图2是本发明羟基磷灰石晶须实施例2的XRD图谱；

图3是本发明羟基磷灰石晶须实施例2的SEM照片；

图4是本发明羟基磷灰石晶须实施例2的长径比统计分布图。

具体实施方式