[发明专利]一种超顺磁性纳米三聚磷酸钙钠骨修复材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性骨修复材料，具体涉及一种在四氧化三铁（Fe₃O₄）纳米颗粒表面包覆三聚磷酸钙钠的磁性骨修复材料。

背景技术

超顺磁性四氧化三铁（Fe₃O₄）纳米颗粒是一种多功能的磁性材料，在生物医药方面有广泛应用。磁性四氧化三铁纳米颗粒制备工艺简单，对细胞无毒，而且可以很容易地在其表面包覆生物高分子如聚糖、蛋白质等，形成核壳结构，也赋予其生物相容性，在外加磁场的作用下具有靶向性，因而超顺磁性纳米颗粒作为基因载体及药物载体的研究及应用发展很快。

另一方面，磷酸钙类无机物是骨修复材料中重要的一类，主要有羟基磷灰石、磷酸三钙、多聚磷酸钙、多聚磷酸钙钠等。它们在组成、结构上与天然骨盐大体一致，有着极好的生物相容性、骨传导性和与骨结合的能力，而且无毒副作用，被广泛用作生物硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架。

在超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒表面包覆磷酸钙类无机物可以制备磁性骨修复材料。已有研究表明，外加磁场可以促进骨骼生长、加速骨骼愈合，因此磁性骨修复材料既有生物相容性，又能起到诱导或刺激新骨形成的作用。赵大洲（赵大洲.多孔超顺磁性纳米磷酸钙的制备研究.化学研究与应用,2016,28(3),408-411）研究了多孔超顺磁性纳米磷酸钙( PSMN-CaP)的制备方法，是以磁性纳米粒子Fe₃O₄做核，十六烷基三甲基溴化铵作为导向剂，在水溶液中将磷酸钙沉积在颗粒表面。李坤（李坤.磁性多孔聚磷酸钙生物复相陶瓷及性能的研究.武汉理工大学,2009,硕士学位论文）研究了磁性多孔聚磷酸钙生物复相陶瓷及性能，预先用磷酸二氢钙为原料合成聚磷酸钙，用柠檬酸凝胶法制备LiFe₅O₈纳米晶，随后再添加成孔剂、高温粘结剂，进而得到磁性多孔聚磷酸钙生物复相陶瓷。

再者，伽马射线辐照是一种对无机材料进行改性的有效方法。伽马射线辐照物质，可以在很短的时间内将自身的能量传递给物质，使物质发生电离和激发等变化，进而产生各种效应，如生成各种缺陷和自由基、引发辐射化学反应、热效应、荷电效应等，从而使物质的性质发生变化，达到辐射改性的目的。辐射效应的显著与否，既与伽马射线能量高低、剂量大小有关，也与物质的性质、结构以及周围环境有关。胡晓丹等(胡晓丹,张海黔,周小虎.共沉淀-γ射线合成Fe₃O₄纳米晶体.江苏大学学报(自然科学版),2010,31(6),674-677)采用共沉淀和γ射线辐照相结合的方法合成了四氧化三铁纳米晶体，克服了共沉淀法制备四氧化三铁时易团聚、粒径分布宽等缺陷。

发明内容

本发明提供了一种超顺磁性纳米三聚磷酸钙钠骨修复材料及其制备方法。所述超顺磁性纳米三聚磷酸钙钠骨修复材料具有核壳结构，以Fe₃O₄为核，三聚磷酸钙钠为壳。

所述的一种超顺磁性纳米三聚磷酸钙钠骨修复材料的制备方法，第一步制备四氧化三铁纳米颗粒，第二步对四氧化三铁纳米颗粒进行伽马射线辐照改性，第三步包覆具有生物相容性、能够诱导骨组织形成的三聚磷酸钙钠外壳。具体包括以下步骤：

（1）在聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中将六水三氯化铁溶解到乙二醇中，形成淡黄色溶液，然后加入尿素和有机酸盐，搅拌溶解；尿素本身具有微弱的还原性和弱碱性，可以保护三价铁离子，有机酸盐提供一种碱性环境；其中六水三氯化铁、尿素、有机酸盐与乙二醇的重量比是0.5~5: 0.5~5:0.2~1.5:100；所述有机酸盐是三水乙酸钠、酒石酸钠、柠檬酸钠中的一种；

（2）分散剂加入到乙二醇中，加热搅拌至分散剂全部溶解；其中分散剂浓度是1%~10%，所述分散剂可以是高分子分散剂，也可以是小分子分散剂，可以从聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、Tween系列非离子表面活性剂、Span系列非离子表面活性剂中挑选一种或多种的任意组合；