CN101376036B - 一种含锶和氟复合纳米羟基磷灰石及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种含锶和氟复合纳米羟基磷灰石及其制备方法,涉及硬组织修复用材料技术领域,具体为:分别配置Sr(NO3)2·4H2O水溶液和Ca(NO3)2·4H2O水溶液,将其混合,得到混合溶液,设其为A;参照溶液A,按照原子摩尔比(Sr+Ca)/P为1.67的比例,配置(NH4)2HPO4水溶液;参照溶液A,按照原子摩尔比(Sr+Ca)/F大于5的比例,配置氟化氨(NH4F)水溶液,将NH4F水溶液与(NH4)2HPO4水溶液混合,得到溶液为B;将溶液A和B混合,用氨水(NH3·H2O)调整混合溶液的pH值为10~11,待pH值稳定后,在80℃~180℃反应5~14h,反应结束后,将得到的白色沉淀用蒸馏水抽滤洗涤,干燥后即可得到含锶含氟的纳米羟基磷灰石粉体,化学式为:Srx(Ca)10-x(PO4)6(OH)2-yFy,其中0<x<10,0<y<2;粉体长度和粒径均小于100纳米。
Description
技术领域
本发明涉及硬组织修复用材料技术领域,尤其涉及一种同时含有锶离子和氟离子的复合纳米羟基磷灰石及其制备方法。
背景技术
羟基磷灰石(简称HA或HAP,化学式Ca10(PO4)6(OH)2)是人体和动物骨骼的主要无机成分。人工合成的纳米羟基磷灰石与骨骼中HA的晶形和结构非常相似,具有优良的生物相容性、生物活性和骨传导作用,可用于临床作为人体硬组织等的修复替换材料。但合成的纳米HA的结晶性和结构稳定性高于自然骨骼中的HAP,不易生物降解,不利于骨缺损部位骨功能的恢复。锶(Sr)是人体内一种必需的微量元素,在骨中的含量约占骨质量的0.01%,它的存在被认为有防龋和增强骨强度的作用,将锶掺入HA的结构中,可形成置换式固溶体掺锶羟基磷灰石(SrHAP),原有晶格发生畸变,从而改变材料的结晶性、溶解性及生物降解性等,比纯HAP有更好的生物学性能和骨缺损修复能力,是一种新型的口腔保健和骨种植生物活性陶瓷材料。此外,研究发现,在HA中掺入氟(F),氟可取代磷灰石中的羟基,形成的含氟羟基磷灰石(FHA,(Ca)10(PO4)6(OH)2-yFy)既有羟基磷灰石的生物活性,同时有更低的溶解度,在体内的降解速度低,有更长的存留时间,因此FHA更有利于硬组织修复的长效性。
在HA中引入锶和氟,制备含锶和氟复合磷灰石(Srx(Ca)10-x(PO4)6(OH)2-yFy)国内尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种同时含有锶离子和氟离子的复合纳米羟基磷灰石粉体及其制备方法。
本发明提供的一种含有锶离子和氟离子的复合纳米羟基磷灰石粉体,其特征在于:化学式为:Srx(Ca)10-x(PO4)6(OH)2-yFy,其中0<x<10,0<y<2;粉体长度和粒径均小于100纳米。
本发明提供的同时含有锶离子和氟离子的复合纳米羟基磷灰石粉体制备方法为水热合成法,其具体操作步骤如下:
1.分别配置Sr(NO3)2·4H2O水溶液和Ca(NO3)2·4H2O水溶液,将其混合,得到混合溶液,设其为A。
2.参照溶液A,按照原子摩尔比(Sr+Ca)/P为1.67的比例,配置(NH4)2HPO4水溶液;参照溶液A,按照原子摩尔比(Sr+Ca)/F大于5的比例,配置氟化氨(NH4F)水溶液,将NH4F水溶液与(NH4)2HPO4水溶液混合,得到溶液为B。
3.将溶液A和B混合,用氨水(NH3·H2O)调整混合溶液的pH值为10~11,待pH值稳定后,在80℃~180℃反应5~14h,反应结束后,将得到的白色沉淀用蒸馏水抽滤洗涤,干燥后即可得到纳米含锶含氟羟基磷灰石粉体。
本发明较单一含锶离子的HA或含氟离子的HA具有独特的防龋、增强骨强度和更好的生物学性能等效果或优点。
附图说明
图1含锶和氟复合纳米羟基磷灰石的透射电镜(TEM)形貌图
具体实施方式
实施例1:
(1)配制0.334mol/L的Sr(NO3)2·4H2O水溶液500ml,配制1.336mol/L的Ca(NO3)2·4H2O水溶液500ml,将Sr(NO3)2·4H2O水溶液与Ca(NO3)2·4H2O水溶液混合,得到溶液为A1。
(2)配制1mol/L的(NH4)2HPO4水溶液500ml,配置0.0668mol/L的NH4F水溶液500ml。将(NH4)2HPO4水溶液和NH4F水溶液混合,得到溶液为B1。
(2)将A1和B1混合转入到内衬有聚四氟乙烯的不锈钢水热合成釜中,用NH3·H2O调整溶液pH值为11,待pH值稳定后,于80℃恒温搅拌反应14h。反应结束后,将得到的乳白色沉淀用蒸馏水抽滤洗涤,最后在鼓风干燥箱中干燥即可得到纳米含锶含氟羟基磷灰石粉体。
实施例2:
(1)配制0.668mol/L的Sr(NO3)2·4H2O水溶液500ml,配制1.002mol/L的Ca(NO3)2·4H2O水溶液500ml,将Sr(NO3)2·4H2O水溶液与Ca(NO3)2·4H2O水溶液混合,得到溶液为A2。
(2)配制1mol/L的(NH4)2HPO4水溶液500ml,配置0.1336mol/L的NH4F水溶液500ml。将(NH4)2HPO4水溶液和NH4F水溶液混合,得到溶液为B2。
(2)将A2和B2混合转入到内衬有聚四氟乙烯的不锈钢水热合成釜中,用NH3·H2O调整溶液pH值为10,待pH值稳定后,于100℃恒温搅拌反应12h。反应结束后,将得到的乳白色沉淀用蒸馏水抽滤洗涤,最后在鼓风干燥箱中干燥即可得到纳米含锶含氟羟基磷灰石粉体。
实施例3:
(1)配制1.002mol/L的Sr(NO3)2·4H2O水溶液500ml,配制0.668mol/L的Ca(NO3)2·4H2O水溶液500ml,将Sr(NO3)2·4H2O水溶液与Ca(NO3)2·4H2O水溶液混合,得到溶液为A3。
(2)配制1mol/L的(NH4)2HPO4水溶液500ml,配置0.2004mol/L的NH4F水溶液500ml。将(NH4)2HPO4水溶液和NH4F水溶液混合,得到溶液为B3。
(2)将A3和B3混合转入到内衬有聚四氟乙烯的不锈钢水热合成釜中,用NH3·H2O调整溶液pH值为10,待pH值稳定后,于150℃恒温搅拌反应8h。反应结束后,将得到的乳白色沉淀用蒸馏水抽滤洗涤,最后在鼓风干燥箱中干燥即可得到纳米含锶含氟羟基磷灰石粉体。
实施例4:
(1)配制1.336mol/L的Sr(NO3)2·4H2O水溶液500ml,配制0.334mol/L的Ca(NO3)2·4H2O水溶液500ml,将Sr(NO3)2·4H2O水溶液与Ca(NO3)2·4H2O水溶液混合,得到溶液为A4。
(2)配制1mol/L的(NH4)2HPO4水溶液500ml,配置0.2672mol/L的NH4F水溶液500ml。将(NH4)2HPO4水溶液和NH4F水溶液混合,得到溶液为B4。
(2)将A4和B4混合转入到内衬有聚四氟乙烯的不锈钢水热合成釜中,用NH3·H2O调整溶液pH值为10,待pH值稳定后,于180℃恒温搅拌反应5h。反应结束后,将得到的乳白色沉淀用蒸馏水抽滤洗涤,最后在鼓风干燥箱中干燥即可得到纳米含锶含氟羟基磷灰石粉体。
表1不同实施例制备的含锶和氟的复合羟基磷灰石
编号 | 理论化学式 | XPS测定Sr/Ca比值(物质的量比) | XPS测定F/(Sr+Ca)比值(物质的量比) |
1 | Sr2Ca8(PO4)6(OH)1.6F0.4 | 0.237 | 0.0353 |
2 | Sr4Ca6(PO4)6(OH)1.2F0.8 | 0.659 | 0.0769 |
3 | Sr6Ca4(PO4)6(OH)0.8F1.2 | 1.472 | 0.116 |
4 | Sr8Ca2(PO4)6(OH)0.4F1.6 | 3.865 | 0.158 |
从图1可以看出,制备的含锶和氟的复合羟基磷灰石粉体形貌以棒状结构为主,与骨组织针状类似。具体特征为:棒的长短不一,范围为20-100nm,但棒的直径趋于一致,约为20nm,且粉体分散均匀。
Claims (1)
1.一种含锶和氟复合纳米羟基磷灰石的制备方法,所述含锶和氟复合纳米羟基磷灰石的化学式为:Srx(Ca)10-x(PO4)6(OH)2-yFy,其中0<x<10,0<y<2;粉体长度和粒径均小于100纳米,其特征在于:所述含锶和氟复合纳米羟基磷灰石采用如下方法制备:
(1)分别配置Sr(NO3)2·4H2O水溶液和Ca(NO3)2·4H2O水溶液,将其混合,得到混合溶液,设其为A;
(2)参照溶液A,按照原子摩尔比(Sr+Ca)/P为1.67的比例,配置(NH4)2HPO4水溶液;参照溶液A,按照原子摩尔比(Sr+Ca)/F大于5的比例,配置氟化氨(NH4F)水溶液,将NH4F水溶液与(NH4)2HPO4水溶液混合,得到溶液为B;
(3)将溶液A和B混合,用氨水(NH3·H2O)调整混合溶液的pH值为10~11,待pH值稳定后,在80℃~180℃反应5~14h,反应结束后,将得到的白色沉淀用蒸馏水抽滤洗涤,干燥后即可得到含锶含氟的纳米羟基磷灰石粉体。
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