專利名稱：一種含鎂β-磷酸三鈣納米粒子及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含鎂β -磷酸三鈣納米粒子，同時(shí)還涉及該含鎂β -磷酸三鈣納米粒子的制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
β-磷酸三鈣是人體內(nèi)無機(jī)礦物之一。研究表明，人工合成的β-磷酸三鈣，具有 與生物礦化β-磷酸三鈣相同的晶體結(jié)構(gòu)和相似的組成，因此具有生物可吸收性、生物相 容性和適宜的力學(xué)性能，可以用作生物醫(yī)用材料。特別地，在β-磷酸三鈣中摻入鎂(Mg) 離子后，鎂可部分替換磷酸三鈣晶體結(jié)構(gòu)中Ca(V)位置，使得(1)提高了 磷酸三 鈣燒結(jié)轉(zhuǎn)變溫度及抑制晶粒燒結(jié)時(shí)長(zhǎng)大，從而有利于陶瓷致密化和力學(xué)性能的提高；(2)Mg 可以穩(wěn)定溶液中β-磷酸三鈣的結(jié)構(gòu)，使其在較低溫度條件下便可獲得；(3)改變了 β-磷 酸三鈣在溶液中形核與結(jié)晶的歷程，使其呈現(xiàn)出特定的結(jié)構(gòu)和形貌。同時(shí)Mg是人體必需的 常量元素之一，能直接刺激造骨細(xì)胞增殖。如果Mg缺乏會(huì)減弱骨的生長(zhǎng)，降低骨的質(zhì)量和 強(qiáng)度，引起骨質(zhì)疏松。因此，近年來采用摻Mg的β-磷酸三鈣微球或陶瓷治療因骨質(zhì)疏松 而引起的骨折或骨缺損，且越來越得到人們的關(guān)注。對(duì)于β-磷酸三鈣粒子的形貌，在已公開文獻(xiàn)中尚無報(bào)道，專利中涉及到的僅顆 粒的尺寸及制備方法。如專利(公開號(hào)CN 1699150Α)中提到利用磷酸八鈣為前驅(qū)體，經(jīng) 過煅燒制備出β-磷酸三鈣，顆粒粒徑4-12 μ m，為微米級(jí)，且未對(duì)顆粒形貌進(jìn)行描述；專利 (公開號(hào)CN 1792779A)采用溶膠-凝膠及不同的煅燒溫度下，制備出β-磷酸三鈣、α-磷 酸三鈣或者兩者的混合物。文中提到某一煅燒條件下得到的顆粒尺寸為50-70nm，但未指 明粉體的物相及形貌。其他文獻(xiàn)形式報(bào)道的β-磷酸三鈣顆粒一般為不規(guī)則形狀、棒狀或 短棒狀等。添加了鎂元素后，β-磷酸三鈣粒子的結(jié)晶度降低，顆粒一般呈現(xiàn)不規(guī)則形貌。 但在特定工藝條件下可改變形核與結(jié)晶習(xí)性，生長(zhǎng)出特定的形貌，影響材料的使用性能。目 前，未有專利對(duì)含鎂磷酸三鈣的形貌進(jìn)行過描述。在其他文獻(xiàn)資料，包括各種學(xué)術(shù)期 干1J、書籍和會(huì)議文集中公開報(bào)道的形貌有(1)花瓣?duì)睿?2)球形，以下簡(jiǎn)單說明。(1)花瓣?duì)詈V β-磷酸三鈣，舉出 “Novel in-situ synthesis andcharacterization of ηanostructured magnesium substituted β—tricalcium phosphate ( β -TCMP). Materials Science and Engineering C 29(2009)69—77，，。該文所述的是具有(Ca+Mg)/P的原子比約為1. 207、Mg/Ca的原子比約為0. 445、 比表面積為200m2/g的含鎂β-磷酸三鈣。該粒子是從球形前驅(qū)體二水磷酸氫鈣表面各方 向生長(zhǎng)出來的片狀物，聚集形成花瓣?duì)?，片狀物尺寸約為80nm。但是從不同球形顆粒表面伸 出的片狀物會(huì)生長(zhǎng)在一起，形成嚴(yán)重的團(tuán)聚，不利于實(shí)際應(yīng)用。其制備方法是首先采用化學(xué)沉淀法制備出含鎂的二水磷酸氫鈣。然后將二水磷酸 氫鈣分散在去離子水中，通過不同的冷凝回流時(shí)間制備出含鎂磷酸三鈣納米粒子。另外，添加Mg后縮短了 β-磷酸三鈣的形成時(shí)間。含鎂β-磷酸三鈣生成后，冷 凝回流時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)粒子的組成和形貌沒有明顯的影響。
(2)球形含鎂 β-磷酸三鈣，舉出 “Solubility of Mg-containing β -tricalciumphosphate at 25°C . Acta Biomaterialia 5(2009)508-517”。文中所述含鎂β-磷酸三鈣為球形、直徑2-5μπκ (Ca+Mg)/P的原子比為 1. 46-1. 50、Mg/Ca的原子比為0. 024-0. 112。致密球形粉末表面積較低，不適宜用作緩釋劑 且作為陶瓷材料時(shí)成型性較差。而且微米級(jí)的粒子也會(huì)降低材料的力學(xué)性能。其制備方法是首先采用化學(xué)沉積法制備含鎂IOmol %的β-磷酸三鈣，再經(jīng)過 850°C晶化。其次含鎂10mol%的β -磷酸三鈣與不同數(shù)量的純?chǔ)?磷酸三鈣混合均勻，在 1000°C加熱5h，得到不同鎂含量的含鎂β-磷酸三鈣。所得的含鎂β-磷酸三鈣經(jīng)過了高溫?zé)Y(jié)，其生物活性和生物相容性降低。且燒 結(jié)過程中，球形顆粒團(tuán)聚在一起發(fā)生頸縮，對(duì)形貌有一定的影響。對(duì)于含鎂磷酸三鈣的制備方法，傳統(tǒng)上常用固相法，即采用缺鈣羥基磷灰石 添加氧化鎂在高溫下煅燒，但產(chǎn)物中除了含鎂磷酸三鈣外，常有羥基磷灰石存在。雖然 通過調(diào)整氧化鎂的添加量和燒結(jié)溫度可以調(diào)整產(chǎn)物的比例，但是很難得到純的含鎂β-磷 酸三鈣，且鎂摻入量范圍較窄。而且高溫煅燒后，磷酸三鈣的顆粒尺寸增大，比表面積 降低，使得生物活性降低。近來也有報(bào)道關(guān)于利用液相法制備含鎂磷酸三鈣，以下簡(jiǎn)單 闡述(3)生物礦物轉(zhuǎn)化法，舉出 “Conversion of sea urchin spines toMg-substituted tricalcium phosphate for bone implants. Acta Biomaterialia 3(2007)785-793”文中所述采用組成為富鎂方解石的海膽脊椎骨為原料，利用水熱法制備出含鎂 β-磷酸三鈣。生成的含鎂磷酸三鈣保持了海膽骨的外形和顯微形貌，多孔，且材料表 面通過溶解結(jié)晶機(jī)制還生成了不同于內(nèi)部的鈣磷鹽。認(rèn)為材料具有骨誘導(dǎo)性和骨傳導(dǎo)性。 但沒有說明材料中鎂的含量，且材料為多孔的固體，不適宜用作生物陶瓷原料、生物金屬材 料涂層、高分子材料增強(qiáng)體等。而且原料是天然的海膽，數(shù)量有限。具體制備方法是磷酸氫二銨和海膽脊椎骨在180°C下水熱反應(yīng)生成了含鎂β _磷 酸三鈣。(4)液相沉積_回流法。可參見(1)列舉的例子。從上述報(bào)道可以看出，含鎂β-磷酸三鈣一般采用高溫固相方法制備，由于高溫 會(huì)造成粒子長(zhǎng)大和團(tuán)聚，即對(duì)形貌有破壞，所以在此類方法中對(duì)形貌研究的報(bào)道較少。近 年也有液相合成的報(bào)道，但是由于鎂的加入和反應(yīng)溫度較低，含鎂磷酸三鈣粒子常結(jié) 晶度低，呈不規(guī)則形狀，對(duì)形貌的研究也較少。而在水熱條件下，六邊形片狀形貌的含鎂的 β-磷酸三鈣納米粒子及其制備方法還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種含鎂、具有特定六邊 形片狀形貌的含鎂磷酸三鈣納米粒子。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述含鎂磷酸三鈣納米粒子的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種含鎂β-磷酸三鈣納米粒子，它不含磷酸氫根， 具有β-磷酸三鈣的晶體結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式為e-(Ca，Mg)3(PO4)2 ；本含鎂β-磷酸三鈣納米粒子為正六邊形片狀形貌，厚度為10-30nm，六邊形對(duì)角線長(zhǎng)度為100-200nm，(Ca+Mg)/P的
原子比是1. 30-1. 45，Mg/Ca的原子比是0. 05-0. 15。 所述含鎂β -磷酸三鈣納米粒子制備方法步驟為1)備料-配置相同濃度且濃度為0. 05-0. 2mol/L的四水硝酸鈣水溶液、六水硝酸鎂水溶液和無水磷酸氫二鉀水溶液，使四水硝酸鈣水溶液、六水硝酸鎂水溶液和無水磷酸 氫二鉀水溶液中(Ca+Mg) /P原子比為1. 66-1. 68，Mg/Ca原子比為0. 18-0. 40 ；2)混合-在0-60°C的溫度條件下，先將六水硝酸鎂水溶液加入到四水硝酸鈣水溶 液中均勻混合形成混合液A，再在前述混合液A中加入無水磷酸氫二鉀水溶液均勻混合形 成混合液B;邊加入邊攪拌；3)水熱反應(yīng)-將第2)步得到的混合液B置于反應(yīng)器中，反應(yīng)器溶液體積填充度為 55-70%;以彡1. 50C /min的速率升溫至180_220°C，在該溫度下保溫，保溫時(shí)間不低于1小 時(shí)，再冷卻至室溫；4)過濾、洗滌和干燥_將冷卻至室溫的反應(yīng)器內(nèi)的液體取出，經(jīng)過濾得到沉淀，再 用蒸餾水和乙醇交替洗滌至中性；洗凈后的濾餅在50-70°C溫度下干燥，由此得到上述含 鎂β-磷酸三鈣納米粒子。進(jìn)一步地，水熱反應(yīng)中升溫速率為1. 0-1. 50C /min,保溫時(shí)間為l_24h。本發(fā)明新穎的六邊形片狀含鎂β -磷酸三鈣納米粒子作為生物陶瓷原料、骨水泥 成分、基因和蛋白質(zhì)載體、組織工程用支架材料、藥物緩釋劑、醫(yī)用金屬材料表面涂層、醫(yī)用 高分子材料增強(qiáng)體是有用的。另外，通過上述各種的用途組合，能夠拓展更新穎的用途。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明含Mg的β-磷酸三鈣，在組成上更接近于生物礦化的β-磷酸三鈣。 β -磷酸三鈣中摻入的鎂能直接刺激造骨細(xì)胞增殖，與純?chǔ)?“磷酸三鈣相比，更適宜于治療 因骨質(zhì)疏松而引起的骨折或骨缺損。2)本發(fā)明含Mg的β -磷酸三鈣，平均粒子長(zhǎng)度為100-200nm。作為生物陶瓷的原 料，納米級(jí)的粒子可以明顯降低材料的燒結(jié)溫度，既可節(jié)約制備過程中的能耗，還能盡可能 的保證材料的生物活性。同時(shí)，摻入鎂后可以提高燒結(jié)過程中β-磷酸三鈣向α-磷酸三 鈣的轉(zhuǎn)變溫度及抑制晶粒長(zhǎng)大，從而有利于陶瓷致密化和力學(xué)性能的提高。3)本發(fā)明含Mg的β-磷酸三鈣，形貌為六邊形片狀。作為藥物、基因、生長(zhǎng)因子及 細(xì)胞等的載體，具有較大的表面積，吸附效率更高。并且特定的六邊形形貌，裸露出特定的 大的(001)晶面，使吸附的選擇性更高，有利于特定離子、蛋白質(zhì)或基團(tuán)的吸附。4)本發(fā)明含Mg的β -磷酸三鈣，與純的β -磷酸三鈣相比，晶粒的結(jié)晶度降低。 作為生物金屬材料表面的涂層，植入體內(nèi)后，結(jié)晶度低的含Mg的β -磷酸三鈣粒子更易水 解轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞橇谆沂?，表現(xiàn)出更優(yōu)良的生物活性。同時(shí)鎂離子的釋放，也可促進(jìn)新骨的形成 和患處的愈合。5)本發(fā)明含Mg的β -磷酸三鈣，與球形或花瓣?duì)詈琈g的β -磷酸三鈣相比，作為 高分子生物材料的增強(qiáng)體，能明顯提高材料的力學(xué)性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。6)本發(fā)明含Mg的β _磷酸三鈣，作為骨水泥的初始成分之一，填充至體內(nèi)缺損處， 在固化過程中不會(huì)放熱，且與純的β-磷酸三鈣相比，可縮短固化時(shí)間。7)本發(fā)明含Mg的β _磷酸三鈣納米粒子的制備方法，工藝過程簡(jiǎn)單。水熱過程中，β-磷酸三鈣直接形核并結(jié)晶，省去了傳統(tǒng)工藝中高溫晶化的過程，既避免了六邊形形 貌在高溫加熱過程中可能的變形，也保證了材料的生物活性。8)本發(fā)明含Mg的β-磷酸三鈣納米粒子的制備方法，通過在熱液中添加鎂離子， 在液相中合成了高純度的含Mg的β-磷酸三鈣納米粒子，克服了用缺鈣羥基磷灰石添加氧 化鎂在高溫下燒結(jié)的常見制備工藝中，產(chǎn)物里含羥基磷灰石的問題。9)本發(fā)明含Mg的β -磷酸三鈣納米粒子的制備方法中，無需特定的礦化劑或絡(luò)合 齊IJ，僅在特定水熱條件下，通過調(diào)節(jié)Mg離子濃度便可改變?chǔ)?_磷酸三鈣的形貌，且粒子尺寸 分布窄。


圖1-實(shí)施例1所得含鎂β -磷酸三鈣的X射線衍射圖譜。圖2-實(shí)施例1所得含鎂β -磷酸三鈣的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明含鎂β-磷酸三鈣納米粒子由以下特征來表征一、其化學(xué)式為β-(Ca，Mg)3(P04)2 ；六方晶系，空間群為R3C，與β-磷酸三鈣的晶 體結(jié)構(gòu)相同。鎂主要以離子形式進(jìn)入磷酸三鈣晶格，部分替換鈣。晶格中不含磷酸氫 根基團(tuán)。二、本含鎂β -磷酸三鈣納米粒子為正六邊形片狀形貌，厚度為10-30nm，六邊形 對(duì)角線長(zhǎng)度為100-200nm。三、(Ca+Mg)/P的原子比是1. 30-1. 45 ；若小于1. 30，則會(huì)生成磷酸氫鈣與β -磷 酸三鈣的混合物，而若大于1.45，會(huì)有碳酸鈣與β-磷酸三鈣共存，不能得到高純度的含鎂 β-磷酸三鈣。四、Mg/Ca的原子比以0. 05-0. 15的比例為佳；若比例小于0. 05，則會(huì)形成羥基磷 灰石與β-磷酸三鈣的混合物，不能得到高純的β-磷酸三鈣，而若比例大于0. 15，得到的 β -磷酸三鈣不是六邊形片狀形貌，而是球形顆粒。其中，含鎂β -磷酸三鈣中Ca、Mg和P的含量由X射線能量色散型熒光光譜儀 (XRF)定量測(cè)定；其物相和晶體結(jié)構(gòu)由X射線衍射儀測(cè)定；所含基團(tuán)由傅里葉紅外光譜儀測(cè) 定；其顆粒尺寸由場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片測(cè)定。上述含鎂β -磷酸三鈣納米粒子是通過下述制備方法得到的1)備料-配置相同濃度且濃度為0. 05-0. 2mol/L的四水硝酸鈣水溶液、六水硝酸 鎂水溶液和無水磷酸氫二鉀水溶液，使四水硝酸鈣水溶液、六水硝酸鎂水溶液和無水磷酸 氫二鉀水溶液中(Ca+Mg) /P原子比為1. 66-1. 68，Mg/Ca原子比為0. 18-0. 40 ；原料中(Ca+Mg) /P原子比若小于1. 66，則會(huì)有磷酸氫鈣與β -磷酸三鈣混合共存； 若大于1. 68，則會(huì)出現(xiàn)碳酸鈣。原料中Mg/Ca的原子比若小于0. 18，產(chǎn)物中會(huì)生成羥基磷 灰石，若大于0.40，β-磷酸三鈣的顆粒呈球形。在此原料配比范圍內(nèi)生成的含鎂β-磷酸 三鈣納米粒子的(Ca+Mg)/P的原子比為1. 30-1. 45，Mg/Ca的原子比是0. 05-0. 15。四水硝酸鈣為分析純，也可以是工業(yè)和農(nóng)業(yè)級(jí)硝酸鈣。硝酸鈣易潮解，稱量時(shí)最好放置于玻璃的稱量瓶中進(jìn)行。溶解硝酸鈣的水為蒸餾水。為了促進(jìn)硝酸鈣在水中的溶解，可以采取玻璃棒攪拌或磁力攪拌等方法，在此無特別地限定。六水硝酸鎂為分析純，也可以是工業(yè)級(jí)和農(nóng)業(yè)級(jí)硝酸鎂。硝酸鈣易潮解，稱量時(shí)最 好放置于玻璃的稱量瓶中進(jìn)行。溶解硝酸鎂的水為蒸餾水。為了促進(jìn)六水硝酸鎂在水中的 溶解，可以采取玻璃棒攪拌或磁力攪拌等方法，在此無特別地限定。無水磷酸氫二鉀為分析純，也可以是工業(yè)級(jí)和農(nóng)業(yè)級(jí)硝酸鎂。無水磷酸氫二鉀易 潮解，稱量時(shí)最好放置于玻璃的稱量瓶中進(jìn)行。溶解硝酸鎂的水為蒸餾水。為了促進(jìn)無水 磷酸氫二鉀或三水磷酸氫二鉀在水中的溶解，可以采取玻璃棒攪拌或磁力攪拌等方法，在 此無特別地限定。四水硝酸鈣、六水硝酸鎂和無水磷酸氫二鉀三種水溶液濃度相同且控制在 0. 05-0. 2mol/L之間，即使不到0. 05mol/L也能制備出β -磷酸三鈣，但制備過程需要大量 的水或者容器變大等經(jīng)濟(jì)上的問題。若超過0. 2mol/L，水熱保溫時(shí)間大大提高，且產(chǎn)物中容 易出現(xiàn)磷酸氫鈣，因此最好是0. 08-0. 15mol/L。三種水溶液的濃度要求一致，例如同為0. 5mol/L、或同為1. Omol/L。通過量取不 同原材料水溶液的體積來達(dá)到特定的(Ca+Mg)/P和Mg/Ca。2)混合_將上述三種水溶液(三種原料在水中溶解后均為無色透明)混合，混合 順序?yàn)槭紫认跛徭V水溶液加入到硝酸鈣水溶液中，混合均勻后呈無色透明，再加入無水磷 酸氫二鉀水溶液，一邊加入一邊攪拌，此時(shí)混合液為乳白色懸濁液?；旌蠒r(shí)的溫度為0-60°C。在0°C以下，混合溶液易結(jié)冰，并且溶解困難。若超過 600C，不僅在加熱和保溫中需要多的能量，而且容易改變?chǔ)?-磷酸三鈣前驅(qū)體的性質(zhì)，使后 續(xù)產(chǎn)物的形貌發(fā)生改變?；旌辖K了溶液的ρΗ值在5-7之間。根據(jù)初始材料中(Ca+Mg) /P的改變，相應(yīng)混合 液的PH值有所變化。3)水熱反應(yīng)_將第2)步最后得到的混合液置于反應(yīng)器中，反應(yīng)器溶液體積填充 度為55-70% ；以1. 0-1. 50C /min的速率升溫至180-220°C，在該溫度下保溫，保溫時(shí)間為 l-24h ；水熱過程的升溫速率控制在1. 0-1. 50C /min。若小于1. 0°C /min,升溫速率過慢， 浪費(fèi)時(shí)間。若升溫速率高于1.5°C/min，由初始的不定型磷酸鈣向β -磷酸三鈣前驅(qū)體轉(zhuǎn) 變、β “磷酸三鈣前驅(qū)體向β “磷酸三鈣轉(zhuǎn)變的過程及晶體生長(zhǎng)過程縮短，不利于形成規(guī)則 的六邊形形貌。水熱過程的水熱溫度控制在180-220°C。若低于180°C，β _磷酸三鈣前驅(qū)體向 β-磷酸三鈣轉(zhuǎn)變不完全，不能得到純的β-磷酸三鈣。若溫度高于220°C，也能得到β-磷 酸三鈣，但是溫度過高會(huì)消耗更多能量。水熱保溫時(shí)間控制在l_24h。若低于lh，β -磷酸三鈣前驅(qū)體向β -磷酸三鈣轉(zhuǎn) 變不完全，存在磷酸氫鈣。若保溫時(shí)間高于24h，也能得到β-磷酸三鈣，但是需要更多的熱量。水熱反應(yīng)結(jié)束后，溶液隨反應(yīng)器冷卻至室溫。冷卻所需時(shí)間約8_15h。因?yàn)樗疅岜?溫結(jié)束后至室溫這一階段，水熱液中的晶體仍然在生長(zhǎng)。如果加快冷卻，會(huì)影響β-磷酸三 鈣的晶體生長(zhǎng)，形成不了六邊形形貌。
4)過濾、洗滌和干燥_將冷卻至室溫的反應(yīng)器內(nèi)的液體取出，經(jīng)過濾得到沉淀，再 用蒸餾水和乙醇交替洗滌至中性；洗凈后的濾餅在50-70°C溫度下干燥，即得到上述特定 形貌和原子比的含鎂磷酸三鈣納米粒子。實(shí)驗(yàn)室具體的制備步驟為
(1)溶液的配制。將成都科龍化學(xué)試劑廠生產(chǎn)的分析純級(jí)四水硝酸鈣加入蒸餾水 中溶解，配制成濃度為0. 05-0. 2mol/L的溶液A。測(cè)量溶液A的pH值。將重慶北碚化學(xué)試 劑廠生產(chǎn)的分析純級(jí)六水硝酸鎂加入蒸餾水中溶解，配制成濃度為0. 05-0. 2mol/L的溶液 B。測(cè)量溶液B的pH值。將國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的分析純級(jí)無水磷酸氫二鉀加 入蒸餾水中溶解，配制成濃度為0. 05-0. 2mol/L的溶液C。測(cè)量溶液C的pH值。(2)溶液的混合。將溶液B倒入溶液A中混合，均勻后，再倒入溶液C，攪拌均勻后， 形成乳白色懸浮液，溶液中(Ca+Mg)/P原子比為1. 66-1. 68，Mg/Ca原子比為0. 18-0. 40。測(cè) 量混合液的PH值。(3)水熱過程?；旌弦悍湃肴莘e為500ml的磁力攪拌反應(yīng)釜內(nèi)，混合液填充度為 55-70%o反應(yīng)釜密封后，以1. 0-1. 50C /min的速度升溫至保溫溫度。在保溫溫度保溫l_24h 后，停止加熱，熱液隨釜冷卻至室溫。整個(gè)過程未使用攪拌。(4)粉末的獲取。反應(yīng)釜內(nèi)熱液冷卻至10-40°C時(shí)取出。測(cè)量得到的白色懸浮液D 的PH值。采用水循環(huán)真空泵過濾得到沉淀，再用蒸餾水和乙醇交替洗滌至中性。洗凈后的 濾餅放入干燥箱內(nèi)，在50-70°C溫度下干燥，得到六邊形片狀含鎂β -磷酸三鈣納米粒子。以下給出實(shí)驗(yàn)室的四個(gè)具體的實(shí)施例實(shí)施例1-稱取3. 4733g四水硝酸鈣、0. 9485g六水硝酸鎂、1. 9197g無水磷酸氫二 鉀，分別溶解在150ml、36ml和1 IOml蒸餾水中，得到溶液A、B和C，測(cè)量pH值。按前述步驟 混合后得到懸浮液D，測(cè)量pH值?；旌蠑嚢柽^程中溫度約為10°C?；旌弦阂迫敕磻?yīng)釜內(nèi)， 以1. 450C /min的升溫速率加熱至200°C，保溫3h。保溫結(jié)束后，隨釜冷卻至30°C，冷卻過 程約llh。沉淀抽濾后，經(jīng)過水洗、乙醇洗、水洗和乙醇洗，在70°C下干燥13h。得到的粉末 利用XRD表征全部為β-磷酸三鈣，如圖1所示。從場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片可以看出， 粒子呈六邊形片狀，對(duì)角線長(zhǎng)度約為150nm，如圖2所示。實(shí)施例2-稱取5. 3166g四水硝酸鈣、1. 500Ig六水硝酸鎂、2. 8145g無水磷酸氫二 鉀，分別溶解在151ml、35. 5ml和IlOml蒸餾水中，得到溶液A、B和C，測(cè)量pH值。按前述 步驟混合后得到懸浮液D，測(cè)量pH值?；旌蠑嚢柽^程中溫度約為25°C?；旌弦阂迫敕磻?yīng)釜 內(nèi)，以1. 20°C /min的升溫速率加熱至220°C，保溫6h。保溫結(jié)束后，隨釜冷卻至27. 6°C，冷 卻過程約15h。沉淀抽濾后，經(jīng)過水洗、乙醇洗、水洗和乙醇洗，在65°C下干燥10h，得到六邊 形含鎂β-磷酸三鈣納米粒子，對(duì)角線長(zhǎng)度約為120nm。實(shí)施例3-稱取2. 870Ig四水硝酸鈣、1. 1225g六水硝酸鎂、2. 3093g無水磷酸氫二 鉀，分別溶解在150ml、35ml和1 IOml蒸餾水中，得到溶液A、B和C，測(cè)量pH值。按前述步驟 混合后得到懸浮液D，測(cè)量pH值。混合攪拌過程中溫度約為15°C?；旌弦阂迫敕磻?yīng)釜內(nèi)， 以1. 300C /min的升溫速率加熱至180°C，保溫5h。保溫結(jié)束后，隨釜冷卻至18°C，冷卻過 程約10h。沉淀抽濾后，經(jīng)過水洗、水洗、乙醇洗、水洗和乙醇洗，在65°C下干燥8h，得到六邊 形含鎂β-磷酸三鈣納米粒子，對(duì)角線長(zhǎng)度約為llOnm。實(shí)施例4-稱取3. 4800g四水硝酸鈣、0. 7560g六水硝酸鎂、1. 9108g無水磷酸氫二鉀，分別溶解在153ml、34ml和1 IOml蒸餾水中，得到溶液A、B和C，測(cè)量pH值。按前述步驟 混合后得到懸浮液D，測(cè)量pH值?；旌蠑嚢柽^程中溫度約為40°C?；旌弦阂迫敕磻?yīng)釜內(nèi)， 以1. 500C /min的升溫速率加熱至200°C，保溫3h。保溫結(jié)束后，隨釜冷卻至30°C，冷卻過 程約llh。沉淀抽濾后，經(jīng)過水洗、乙醇洗、水洗和乙醇洗，在55°C下干燥8h，得到β-磷酸 三 鈣，粒子呈六邊形片狀，對(duì)角線長(zhǎng)度約為200nm，厚約30nm。
權(quán)利要求
一種含鎂β-磷酸三鈣納米粒子，本含鎂β-磷酸三鈣納米粒子不含磷酸氫根，具有β-磷酸三鈣的晶體結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式為β-(Ca，Mg)3(PO4)2，其特征在于本含鎂β-磷酸三鈣納米粒子為正六邊形片狀形貌，厚度為10-30nm，六邊形對(duì)角線長(zhǎng)度為100-200nm，(Ca+Mg)/P的原子比是1.30-1.45，Mg/Ca的原子比是0.05-0.15。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎂磷酸三鈣納米粒子的制備方法，其特征在于本方 法制備步驟為1)備料_配置相同濃度且濃度為0.05-0. 2mol/L的四水硝酸鈣水溶液、六水硝酸鎂水 溶液和無水磷酸氫二鉀水溶液，使四水硝酸鈣水溶液、六水硝酸鎂水溶液和無水磷酸氫二 鉀水溶液中(Ca+Mg) /P原子比為1. 66-1. 68，Mg/Ca原子比為0. 18-0. 40 ；2)混合-在0-60°C的溫度條件下，先將六水硝酸鎂水溶液加入到四水硝酸鈣水溶液中 均勻混合形成混合液A，再在前述混合液A中加入無水磷酸氫二鉀水溶液均勻混合形成混 合液B;邊加入邊攪拌；3)水熱反應(yīng)-將第2)步得到的混合液B置于反應(yīng)器中，以彡1.5°C/min的速率升溫 至180-220°C，在該溫度下保溫，保溫時(shí)間不低于1小時(shí)，再冷卻至室溫；4)過濾、洗滌和干燥_將冷卻至室溫的反應(yīng)器內(nèi)的液體取出，經(jīng)過濾得到沉淀，再用 蒸餾水和乙醇交替洗滌至中性；洗凈后的濾餅在50-70°C溫度下干燥，由此得到上述含鎂 β-磷酸三鈣納米粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含鎂β-磷酸三鈣納米粒子的制備方法，其特征在于反應(yīng) 器溶液體積填充度為55-70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的含鎂β-磷酸三鈣納米粒子的制備方法，其特征在于 水熱反應(yīng)中升溫速率為1. 0-1. 50C /min，保溫時(shí)間為l_24h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含鎂β-磷酸三鈣納米粒子及其制備方法，它不含磷酸氫根，具有β-磷酸三鈣的晶體結(jié)構(gòu)，其化學(xué)式為β-(Ca，Mg)3(PO4)2；本含鎂β-磷酸三鈣納米粒子為正六邊形片狀形貌，厚度為10-30nm，六邊形對(duì)角線長(zhǎng)度為100-200nm，(Ca+Mg)/P的原子比是1.30-1.45，Mg/Ca的原子比是0.05-0.15。本產(chǎn)品需要通過備料、混合、特定的水熱反應(yīng)和過濾、洗滌和干燥而得到。本發(fā)明具有特定的六邊形片狀形貌，作為藥物、基因、生長(zhǎng)因子及細(xì)胞等的載體，具有較大的表面積，吸附效率更高，使吸附的選擇性更高，有利于特定離子、蛋白質(zhì)或基團(tuán)的吸附。作為高分子生物材料的增強(qiáng)體，能明顯提高材料的力學(xué)性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)C01B25/32GK101811686SQ20101016230
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者張敏, 辛仁龍, 陳飛宏, 高家誠(chéng) 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)