專利名稱：納米帶狀磷酸鈣及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)材料技術(shù)，具體地是特別適用于骨移植材料或修補(bǔ)劑的納米帶狀磷酸鈣的制備方法；本發(fā)明還涉及所述方法制備的納米帶狀磷酸鈣。
背景技術(shù)：
納米生物醫(yī)學(xué)材料是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展前沿中極具挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。利用納米技術(shù)異質(zhì)、異相及不同有序度的材料在納米尺度下進(jìn)行合成、組裝和裁剪可獲得新型的生物元件或材料。
磷酸鈣材料有與骨骼礦化物類似的成分和相結(jié)構(gòu)，屬于生物活性材料的范疇。磷酸鈣與骨組織之間是一種自然的方式生物鍵合。因此，在臨床上磷酸鈣作為骨組織較為理想的替代材料，受到了廣泛的關(guān)注。[I.Kokubo.T.J.Am.Ceram.Soc.1991.99.965]骨缺損及整復(fù)治療是口腔頜面外科及骨科臨床常見并涉及多方面技術(shù)和理論的難題。磷酸鈣具有作為骨骼等材料的一系列優(yōu)秀性能，臨床應(yīng)用取得良好效果。但顆粒型磷酸鈣缺乏顆粒間的粘附性，植入后早期易發(fā)生彌散、移位，部分患者需二次手術(shù)處理移位的植入體。[I.Rothstein SS.Et al.J.OralMaxillofac surg.1984.42224]而纖維狀的磷酸鹽相互之間具有良好的粘附性、防裂紋和抗剝落性。纖維狀的磷酸鹽作為骨缺陷的填充材料增強(qiáng)了骨缺陷位的增長。纖維狀的磷酸鹽還可在植入的金屬表面產(chǎn)生很強(qiáng)的三維表面有利于骨的增長[Brow.P.W.；Huisen，K.D.T.；Martin.R.I.US.6,201,039.2001；Tagai.H.US.4,820,573.1989]，避免了玻璃纖維、氧化鋁晶須在人體內(nèi)的致癌性。此外，纖維狀的磷酸鈣還可以作為熱的絕緣助劑和色譜分析的填充材料。[Loku.K，Calcium phosphate Bio.Ind.Syst.1998.357-369]目前，國內(nèi)外研制的磷酸鈣長度和寬度為微米級。如國內(nèi)報道加熱回流沉淀法制備的磷酸鈣纖維長約為50～150微米，線寬度為20微米左右，縱橫比為2.5～7.5范圍[傅希賢、呂忠良、楊宏秀.硅酸鹽通報.1996.4.26-28]和水熱法合成磷酸鈣纖維文獻(xiàn)報道[劉晶冰、葉曉日、汪浩等.應(yīng)用化學(xué).2003.3.299]，長度為2～15微米，線寬度為40～200微米，縱橫比13～20。目前所報道的磷酸鈣纖維合成工藝都較復(fù)雜，纖維的長、寬尺度均為微米級，生物活性還有待進(jìn)一步的提高。[Tagai，H.；Kobayashi.M.；Niwa，S.；Takeuchi.H.；Oho.M.；Fiber glassmainly composed of calcium phosphate us.4.800.573.1989]Wang等[Wang.，M.；Jophseph.R.；Bonfield，W.J.Biomaterials.1998.19.2357-2366]研究發(fā)現(xiàn)，磷酸鈣的粒度明顯影響材料的機(jī)械性能。磷酸鈣顆粒越小骨植入體抗拉模量、扭轉(zhuǎn)模量和拉伸強(qiáng)度就越高，疲勞拉力也相應(yīng)提高。因此，合成納米級的磷酸鈣將有利于改善骨植入體的力學(xué)性能，有望提高骨缺陷填充的愈合速度。
實際上，人自然骨中磷灰石主要以羥基磷灰石納米級針狀晶體的形式沿一定方位分布在膠原網(wǎng)絡(luò)之中(直徑為5～20納米，長為60納米)。[Yubao，L.；Klein C PAT，；1994.5.362-267]因此納米級針狀磷酸鈣的合成引起了人們的極大興趣。但目前國內(nèi)外報道的納米針狀磷酸鈣其縱橫比都較低，如140～145℃常壓晶化法[王學(xué)江、汪建新等，高技術(shù)通訊2000.11.92-94；王學(xué)江等，高技術(shù)通訊.2001.5.1-5]制得的磷酸鈣縱橫比為5.5～12和3.1。沉淀法合成的納米針狀磷酸鈣，直徑5～10納米，長20～80納米，其縱橫比小于20[Liou，S.C.；Chen.S.Y.；Liu.D.M.J.Biomateials.2003.24.3981-3988]。另外，采用微波加熱法合成的納米針狀磷酸鈣，其粒徑雖然小于100納米，但其縱橫比仍然較小[Torrent.，B.J.；Gomez.M.J.；Lopez.M.A.；Rodri.C.R.Cryst.Res.Technol.1999.35(5-6).757-762]。微乳法制備的磷酸鈣雖然顆粒較小，長72納米，寬17納米，但其縱橫比僅為4，較小的縱橫比不利于做骨的修補(bǔ)材料。[Goffredi，M.；Minore，A.；Liveri，V.T.Thermochimica Acta.2000.345.109-116]作為骨移植材料或修補(bǔ)劑，純磷酸鈣由于其縱橫比較小，抗彎強(qiáng)度低，脆性大，在生理環(huán)境中的抗疲勞性不高，只能應(yīng)用于不承受負(fù)荷或僅承受純壓力負(fù)荷的環(huán)境中，不能很好地滿足臨床應(yīng)用要求，因此需要研制一種高縱橫比的納米磷酸鈣，從而改善它的韌性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高縱橫比的納米帶狀磷酸鈣，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的縱橫比較小，抗彎強(qiáng)度低，脆性大，在生理環(huán)境中的抗疲勞性不高的缺陷，可應(yīng)用于需要承受負(fù)荷或承受純壓力負(fù)荷的環(huán)境。
本發(fā)明的目的還在于提供所述納米帶狀磷酸鈣的制備方法，采用分子自組裝技術(shù)，在室溫常壓下合成的磷酸鈣納米帶，其顆?？v橫比大于100，其合成工藝簡單，產(chǎn)量大，易于工業(yè)化大生產(chǎn)。
本發(fā)明的納米帶狀磷酸鈣的制備方法包括——在PO43-溶液中加入一維導(dǎo)向劑、分子組裝劑、Ca2+離子溶液，混合液中各組分用量如下Ca2+離子0.5～1.8mol·L-1、PO43-離子0.4～0.8mol·L-1、一維導(dǎo)向劑0.2～1.0mol·L-1、分子組裝劑0.2～1.0mol·L-1；
——攪拌反應(yīng)1～24時間，得到白色沉淀，用蒸餾水洗滌去除未反應(yīng)的無機(jī)鹽，得到磷酸鈣納米帶；所述一維導(dǎo)向劑可以采用十八烷基胺，十六烷基胺，十四烷基胺或十二烷基胺。
所述分子組裝劑可以采用聚氧乙烯8月桂醚。
為了達(dá)到長徑比更好的效果，攪拌時，最佳攪拌速度為1000-8000轉(zhuǎn)/分；為了達(dá)到分子組裝納米帶更好的長徑比效果，可以在混合液中加入占混合液6-12％重量的添加劑，所述添加劑是環(huán)烷烴、烷烴、醇類中的一種或一種以上。例如環(huán)己烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、乙醇、丁醇、乙二醇。
本發(fā)明采用分子自組裝技術(shù)，正膠束水包油體系合成得到的磷酸鈣納米帶，是由納米線并和而成，其納米線寬度為1～2納米(約1.4nm)，長度為170～210納米，縱橫比約為120～150。本發(fā)明在常壓室溫下進(jìn)行，無需加熱和復(fù)雜的熱壓設(shè)備，能耗少，工藝簡單，產(chǎn)量大，便于工業(yè)化大生產(chǎn)，合成得到的磷酸鈣納米帶，具有較大的縱橫比。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1、溶劑為水，無毒、無害，利于環(huán)保；2、反應(yīng)在常壓室溫下進(jìn)行，無需加熱和復(fù)雜的熱壓設(shè)備，能耗少，工藝簡單，產(chǎn)量大，便于工業(yè)化大生產(chǎn)3、合成得到的磷酸鈣納米帶，具有較大的縱橫比。


圖1是實施例1制備的納米帶狀磷酸鈣透射電子顯微鏡圖；
圖2是圖1中的A部放大圖；圖3是圖1中的磷酸鈣納米帶的x-射線衍射圖。
具體實施例方式
實施例1稱取1000ml的0.8mol·L-1的PO43-溶液，加入300ml 0.3mol·L-1的一維導(dǎo)向劑十四烷基胺和150ml 0.8mol·L-1的分子組裝劑聚氧乙烯8月桂醚，混合均勻后，再加入1000ml的0.7mol·L-1的Ca2+離子溶液，控制反應(yīng)速度，攪拌速度為3000轉(zhuǎn)/分和反應(yīng)時間1小時。最后加入整個反應(yīng)總量6％的(4％乙醇，2％環(huán)己烷)添加劑，反應(yīng)一段時間后得到白色沉淀，再用蒸餾水洗滌未反應(yīng)的無機(jī)鹽，最后得到磷酸鈣納米帶。其納米線寬度為1～2納米(約1.4nm)，長度為170～210納米，縱橫比約為120～150。
圖1顯示納米帶狀磷酸鈣長度為170～210納米，呈現(xiàn)彎曲狀，其形態(tài)類似于現(xiàn)實生活中的帶子，說明納米帶狀磷酸鈣的韌性很好。
圖2顯示納米帶狀磷酸鈣由線寬度為1～2納米(約1.4nm)的納米線平行并列鍵合組成，類似于現(xiàn)實生活中的線紡織成的帶子，說明采用分子組裝技術(shù)得到的納米帶狀磷酸鈣具有很好的強(qiáng)度。
圖3顯示納米帶狀磷酸鈣的X-射線衍射峰為羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)的特征衍射峰(JCPDS 75-0566)，表明采用水包油微乳體系獲得的納米帶狀磷酸鈣晶相主要為羥基磷灰石。
實施例2稱取800ml的0.5mol·L-1的PO43-溶液，加入400ml 0.8mol·L-1的一維導(dǎo)向劑十二烷基胺和100ml 0.3mol·L-1的分子組裝劑聚氧乙烯8月桂醚，混合均勻后，再加入1000ml的0.5mol·L-1的Ca2+離子溶液，控制反應(yīng)速度，攪拌速度1000轉(zhuǎn)/分和反應(yīng)時間6小時。最后加入整個反應(yīng)總量8％的(6％乙醇，2％環(huán)己烷)添加劑，反應(yīng)一段時間后得到白色沉淀，再用蒸餾水洗滌未反應(yīng)的無機(jī)鹽，最后得到磷酸鈣納米帶。其納米線寬度為1～2納米(約1.4nm)，長度為170～210納米，縱橫比約為120～150。
實施例3稱取800ml的0.7mol·L-1的PO43-溶液，加入200ml 0.4mol·L-1的一維導(dǎo)向劑十八烷基胺和300ml 0.6mol·L-1的分子組裝劑聚氧乙烯8月桂醚，混合均勻后，再加入600ml的0.5mol·L-1的Ca2+離子溶液，控制反應(yīng)速度，攪拌速度8000轉(zhuǎn)/分和反應(yīng)時間24小時。最后加入整個反應(yīng)總量10％的添加劑(8％乙醇，2％環(huán)己烷)，反應(yīng)一段時間后得到白色沉淀，再用蒸餾水洗滌未反應(yīng)的無機(jī)鹽，最后得到磷酸鈣納米帶。其納米線寬度為1～2納米(約1.4nm)，長度為170～210納米，縱橫比約為120～150。
權(quán)利要求
1.一種納米帶狀磷酸鈣的制備方法，其特征在于包括如下步驟——在PO43-溶液中加入一維導(dǎo)向劑、分子組裝劑聚氧乙烯8月桂醚、Ca2+離子溶液，混合液中各組分用量如下Ca2+離子0.5～1.8mol·L-1、PO43-離子0.4～0.8mol·L-1、一維導(dǎo)向劑0.2～1.0mol·L-1、分子組裝劑0.2～1.0mol·L-1；——攪拌反應(yīng)1～24時間，得到白色沉淀，用蒸餾水洗滌去除未反應(yīng)的無機(jī)鹽，得到磷酸鈣納米帶；所述一維導(dǎo)向劑可以采用十八烷基胺，十六烷基胺，十四烷基胺或十二烷基胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米帶狀磷酸鈣的制備方法，其特征在于攪拌速度為1000-8000轉(zhuǎn)/分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米帶狀磷酸鈣的制備方法，其特征在于在混合液中加入占混合液6-12％重量的添加劑，所述添加劑是環(huán)烷烴、烷烴、醇類中的一種或一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米帶狀磷酸鈣的制備方法，其特征在于所述環(huán)烷烴是環(huán)己烷，所述烷烴是丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷中的一種或一種以上，所述醇類是乙醇、丁醇、乙二醇中的一種或一種以上。
5.權(quán)利要求1所述的方法制備的納米帶狀磷酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米帶狀磷酸鈣的制備方法，其特征在于包括在PO
文檔編號C04B35/01GK1600682SQ20041005191
公開日2005年3月30日 申請日期2004年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
發(fā)明者王迎軍, 魏坤 申請人:華南理工大學(xué)