[发明专利]一种杂化羟基磷灰石多孔材料的制备及应用

说明书

本发明公开了一种杂化羟基磷灰石多孔材料的制备方法，本发明以相对廉价且可食性天然高分子大豆分离蛋白为诱导剂，采用“原位合成‑热处理”两步法制备的大豆蛋白杂化的羟基磷灰石多孔材料，表面具有大量孔穴，比表面积高，这种结构是理想的吸附、分离材料，对于铅离子、铜离子等重金属离子具有很高的去除率。另外，由于杂化羟基磷灰石多孔材料具有很好的生物相容性，因此是一种环境友好、性能优异的功能材料，不但能够用于生物医用材料，而且能够用于分离、分析检测、污染物处理等诸多领域。

技术领域

本发明涉及一种羟基磷灰石多孔材料，尤其涉及一种杂化羟基磷灰石多孔材料的制备方法；本发明还涉及该杂化羟基磷灰石多孔材料作为重金属离子吸附剂，用于重金属离子的吸附解毒、分离和脱除，属于复合材料和功能材料技术领域。

背景技术

磷灰石是组成人类及动物骨骼的重要矿物成分，也是人类很早认识并使用的一类通过离子键结合的天然无机高分子材料，在不同的生物质中，其结构或微量成分略有不同。研究表明：羟基磷灰石（HAP）是脊椎动物骨骼和牙齿的主要无机组成成分，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量约96%，骨头中也约占到69%。羟基磷灰石具有优良的生物相容性和生物活性，并可作为一种骨骼或牙齿的诱导因子，在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。含有HAP材料的牙膏对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用，能减少患者口腔的牙菌斑，促进牙龈炎愈合，对龋病、牙周病有较好的防治作用。但是HAP的来源限制了其大量应用。直到20世纪70年代，成功合成具有良好生物相容性的羟基磷灰石后，磷灰石作为人工合成材料被开始深入研究与应用。

合成HAP可以根据需要制成不同的形态，如：粉体、涂层、纤维、晶须、薄膜、介孔材料、微球（实心、中空、多孔）材料等，从而可广泛应用于生物医用材料领域。但纯粹的HAP材料在使用时存在缺陷，如脆性大、不易加工成型、在生理环境中的抗疲劳强度不高。为了克服其缺点，人们将HAP与高分子材料复合，制备兼具HAP优良生物相容性和高分子材料良好力学性能的无机/有机复合材料。HAP与高分子复合时，高分子的来源对其结构与性能影响较大。合成高分子包括聚酰胺、聚酯、聚乙烯醇等，其具有良好的可塑性和力学性能，但生物活性不及天然高分子。HAP可与天然高分子有效复合，如：纤维素、淀粉、甲壳素、壳聚糖（CN104031288A）、海藻酸（CN104189953A）、肝素、蛋白（CN105597153A、CN104941005A、CN104043149A、CN106176281A）、明胶（CN105641801A）等，制备成膜、支架、骨水泥、纳米微球等不同形态的复合材料，其特点是具有良好的生物相容性，在人体液中可逐渐降解并被吸收。

HAP不但能够用于生物医用材料，而且能够用于分离、分析检测、污染物处理等诸多领域，如：HAP柱色谱被认为是生物大分子分离提纯领域最有效的技术之一。这是由于HAP具有良好的离子交换性能，对大多数重金属离子，阴离子及有机污染物具有良好的吸附固定作用。且环境的协调性较好，在环境中分解后的产物钙和磷，可被植物吸收，不会造成二次污染，从而成为一种新型环境友好型功能材料，可用于污染土壤的修复、水体的治理等。因此，如何制备具有特定结构、形貌，并拥有特殊功能的HAP材料是相关学科前沿领域之一。

发明内容

本发明目的是提供一种杂化羟基磷灰石多孔材料的制备方法；

本发明另一目的是提供一种杂化羟基磷灰石多孔材料作为重金属离子吸附剂，应用于重金属离子的解毒、分离和脱除。

一、杂化羟基磷灰石多孔材料的制备

以相对廉价且可食性天然高分子大豆分离蛋白为诱导剂，采用两步法：即“原位合成-热处理”制备大豆蛋白杂化羟基磷灰石多孔材料。具体制备工艺如下：