[发明专利]羟基磷灰石微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种羟基磷灰石微球的制备方法，属于无机生物医用材料领域。

背景技术

羟基磷灰石(hydroxyapatite，简称HA或者HAP)的分子式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，密度为3.16g/cm³。微溶于水，呈弱碱性，易溶于酸，难溶于碱。HA是人体骨骼和牙齿中一种重要的无机组成部分，约占人体骨组织的75％以上。由于其具有良好的生物相容性、骨传导性、流动性和吸附性，广泛应用于骨组织工程技术等方面。近年来，为满足不同的应用需求，研究者们制备出了球状、棒状、片状、晶须状等多种形态的羟基磷灰石材料。在这些形态中，球状羟基磷灰石具有流动性好、比表面积高、亲和性好、填充度高、最小的肿瘤诱发率等优点，因此受到极大的关注。

目前，合成球形羟基磷灰石的方法包括水热法、喷雾法、溶胶-凝胶法、模板法等。其中，水热法是直接合成具有某种特殊形貌、特定尺寸和微结构的颗粒，这种方法所得粒子粒径分布较广，形貌不够规则，并且在整个制备过程中对原料的化学计量比、pH值、温度、时间等参数有严格要求，难于用于大工业生产；喷雾法具有过程连续、操作简单、反应无污染等优点，但只有发生体相沉积时才能形成实心球形颗粒，大多情况下存在浓度梯度，使沉积发生在球形雾滴的表面层，形成不规则的形貌。这种方法对设备要求较高，反应条件苛刻，能耗大而造成成本高，不利于实际工业应用生产；溶胶-凝胶法工艺需要采用低表面张力的有机溶剂，影响因素比较多，如水解时间、溶液pH值、热处理温度等，无法有效控制产物的形状，通常难于得到球形羟基磷灰石；模板法以结构可变性大的柔性有机分子作为模板的软模板法、以具有刚性结构的物质作为模板的硬模板法，通过离子交换反应来合成制备出所需结构和形貌的颗粒。此法制得的羟基磷灰石颗粒存在表面油相、表面活性剂和模板难以彻底清除的问题。

针对已有技术的缺陷，本领域也曾尝试使用具有良好生物相容性和无毒害作用的氨基酸作为添加剂，但已有的此类技术方案对温度有比较严苛的要求，无法在室温下进行生产。例如，已有的方案通常是采用精氨酸、谷氨酸或者类似的氨基酸的复合物作为添加剂，在制备过程中将硝酸钙溶于水后滴入含有氨基酸的磷酸氢钠溶液，在40-60℃进行反应然后以氨水调节pH至弱碱性(8-9)，最后将 溶液转移到水热反应釜中在160℃下反应3-5h，最终经过沉淀清洗处理得到微球。申请人早期针对这种方案进行了实验室研究和工业小试生产，发现其对于整个反应的温度具有较为严格的要求，需要在整个生产线上分段控制温度为40-60℃、160℃，难于在工业生产线上进行布置，大大提高了生产成本；同时，该方法将羟基磷灰石的制备与微球化做成一道生产工艺，由于不同的原料控制都会影响最终的工艺效果，该方法难于控制产品的良率，容易将初始的原料残留在微球中导致其应用效果不佳。

发明内容

针对现有技术的不足，申请人进行了深入研究，并创造性的将以氨基酸为添加剂，置于溶解有羟基磷灰石的酸性溶液环境中，通过氨水的扩散改变溶液的pH值，制得球形的羟基磷灰石。该方法通过使用酸性溶液环境控制反应条件，实现了整个微球的形成过程在室温下即可进行，有效降低了生产难度和成本；同时，本发明的方法可以将羟基磷灰石的制备过程与微球形成过程完整分离，从而最大化避免了前期原料对最终产物纯度和良率的影响，提高了生产效率。

具体的说，本发明是通过如下技术方案实现的：

羟基磷灰石微球的制备方法，包括将羟基磷灰石在酸性环境中，以氨基酸作为添加剂进行反应，通过氨水扩散改变溶液的pH值至8-10的步骤。

其中，所用酸性环境是能够有效溶解羟基磷灰石的酸性水溶液，其类型和用量能够满足溶解但不与羟基磷灰石反应即可，优选的，所述酸性环境为磷酸溶液和/或盐酸溶液，其浓度为0.001-0.01mol/L。

在上述溶解过程中，常温(18-25℃)下搅拌即可。

其中，氨基酸为L-精氨酸、L-缬氨酸和L-丝氨酸中的一种或多种，氨基酸与羟基磷灰石的摩尔比为0.1～10。

将羟基磷灰石的酸性水溶液后，向其中加入氨基酸。该过程在常温(18-25℃)下搅拌即可进行。

其中，氨水扩散和反应过程持续0.5～7d。

上述反应过程同样在常温下进行。