CN110203900B - 一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法 - Google Patents

一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110203900B
CN110203900B CN201910476274.0A CN201910476274A CN110203900B CN 110203900 B CN110203900 B CN 110203900B CN 201910476274 A CN201910476274 A CN 201910476274A CN 110203900 B CN110203900 B CN 110203900B
Authority
CN
China
Prior art keywords
apatite
polyvinyl alcohol
mixed solution
phosphate
calcium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910476274.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110203900A (zh
Inventor
朱沛志
赵科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangzhou University
Original Assignee
Yangzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yangzhou University filed Critical Yangzhou University
Priority to CN201910476274.0A priority Critical patent/CN110203900B/zh
Publication of CN110203900A publication Critical patent/CN110203900A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110203900B publication Critical patent/CN110203900B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/32—Phosphates of magnesium, calcium, strontium, or barium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明公开了生物医药材料领域内的一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法，其先将聚乙烯醇加入钙盐溶液中，再滴加磷酸盐溶液，将得到混合液转移入密闭反应釜，在烘箱中加热反应20‑24h，将生成物先用乙醇和水洗涤后放入马弗炉，加热至850‑950℃后保温1.5‑2.5h，待其自然冷却后得到多孔片状磷灰石。本发明以聚乙烯醇为模板剂，通过调节聚乙烯醇的用量，调控合成的磷灰石的形貌，模板剂无毒，用量少且容易去除。本发明方法合成的羟基磷灰石为片状多孔结构且生物相容性良好，可用于吸附，载药等用途。

Description

一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法
技术领域
本发明生物医药材料制备技术技术领域，涉及一种磷灰石的制备方法，具体涉及一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法。
背景技术
现有的研究表明，具有孔洞结构的磷灰石对应松质骨的结构，孔隙提供细胞附着的表面和骨生长的空间（Prakasam等人。 Properties and Applications of DenseHydroxyapatite: A Review[J]. Journal of Functional Biomaterials.2015;6: 1099-1140.），同时利于周围组织的向内生长（Son等人。 Preparation and Characterizationof Porous Hydroxyapatite Block Using a HHP Method[J]. Key EngineeringMaterials,2006,309-311: 1067-1070.），进而具有更高的生物相容性，此外，孔洞结构还有利于后期的吸附性能和药物负载、缓释等（Xia等人。 A facile synthesis ofhydroxyapatite for effective removal strontium ion[J]. Journal of HazardousMaterials,2019,368: 326-335.）。但是羟基磷灰石自身形成多孔结构的能力是有限的，所以需要开发合成具有孔洞结构的羟基磷灰石的方法。
目前常用的合成羟基磷灰石的方法有沉淀法、水热法，溶胶-凝胶法、超声合成法、微乳液法及超声合成法等（庞晓峰, 曾红娟. 纳米羟基磷灰石粉体的生物活性的研究[J].材料工程, 2009, 2009(4):14-17.）。如果为得到某些特定形貌和结构的羟基磷灰石，通常会使用大量有毒的模板剂，导致生产的材料残留有害物质或高代价的后处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法。该方法可以获得片状，多孔，生物相容性良好的羟基磷灰石。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法，包括步骤如下：
将聚乙烯醇（PVA）加入可溶性钙盐溶液中，然后滴加磷酸盐溶液，将得到的混合液转移入密闭反应釜，在烘箱中加热至140-180℃，反应20-24h，反应结束后先用乙醇和水初步洗涤去除可溶性的盐类物质，再将固体物质放入马弗炉，以3-5℃/分钟的升温速率加热至850-950℃后保温1.5-2.5h，再自然冷却后得到多孔片状磷灰石。
所述的混合溶液中，钙离子与磷酸根离子的摩尔比为（1.5-2）：1，磷酸根离子的摩尔浓度为0.01-0.5mol/L。
所述的混合溶液中，聚乙烯醇的质量浓度为0.04%-1.2%。
本发明中，可溶性钙盐优选为氯化钙或硝酸钙。
所述的磷酸盐优选为十二水磷酸三钠。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明中，加入的聚乙烯醇为模板剂，模板剂用量少且无毒，通过调节聚乙烯醇的用量，可调控合成的磷灰石的形貌，其趋势是随聚乙烯醇的用量增加孔洞结构逐渐增加，起作用原理是，初期反应生成羟基磷灰石时，羟基磷灰石围绕模板剂外周生长，并逐渐聚集增大，加热至850-950℃后保温1.5-2.5h，可将聚乙烯醇氧化分解并去除，聚乙烯醇极易去除，无残留。本发明方法合成的磷灰石为片状多孔结构且生物相容性良好，可满足应用于吸附、载药等领域。
附图说明
图1为实施例1中不加入聚乙烯醇时制得的磷灰石的透射电镜图。
图2为实施例1中聚乙烯醇加入量为0.04%时制得的磷灰石的透射电镜图。
图3为实施例1中聚乙烯醇加入量为0.2%时制得的磷灰石的透射电镜图。
图4为实施例1中聚乙烯醇加入量为0.4%时制得的磷灰石的透射电镜图。
图5为实施例1中聚乙烯醇加入量为1.2%时制得的磷灰石的透射电镜图。
图6为实施例1中不加入聚乙烯醇时制得的磷灰石的扫描电镜图。
图7为实施例1中聚乙烯醇加入量为0.04%时制得的磷灰石的扫描电镜图。
图8为实施例1中聚乙烯醇加入量为0.2%时制得的磷灰石的扫描电镜图。
图9为实施例1中聚乙烯醇加入量为0.4%时制得的磷灰石的扫描电镜图。
图10为实施例1中聚乙烯醇加入量为1.2%时制得的磷灰石的扫描电镜图。
图11为实施例1制得的磷灰石的红外表征图。
图12为MG-63细胞与实施例1制得的磷灰石中培养1，3和5天时使用cck8试剂盒测试的细胞增殖图，图中，天数对应的柱形从左至右分别对应DMEM、S1、S2、S3、S4和S5。
图13为MG-63细胞与实施例2制得的磷灰石中培养1，3天的活死染色照片。其中a-e为S1-S5样品与细胞共培养1天后的照片，f为不含材料的对照组；g-k为S1-S5样品与细胞共培养3天后的照片，l为不含材料的对照组。
图14为实施例3制得的磷灰石多晶X射线衍射表征图谱。
图15为对比例中聚乙烯醇加入量为0.04%时制得的磷灰石的扫描电镜图。
图16为对比例中聚乙烯醇加入量为0.2%时制得的磷灰石的扫描电镜图。
图17为对比例中聚乙烯醇加入量为0.4%时制得的磷灰石的扫描电镜图。
图18为对比例中聚乙烯醇加入量为1.2%时制得的磷灰石的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
取1.84g无水氯化钙与适量PVA溶解在30mL去离子水中，得到钙源溶液；另取3.80g十二水合磷酸三钠溶于20mL去离子水中，得到磷源溶液。将钙源溶液和磷源溶液依次加入密闭反应釜内衬中，并用玻璃棒搅拌。因磷酸钠自身水解导致溶液pH升高，故无需额外加入氨水等物质调节酸碱性。将混合物搅拌均匀后，将反应釜放入烘箱，在160℃下加热24h，反应完成后，待反应釜冷却，将取出的固体物用水、乙醇各洗3次以去除可溶性无机盐及少量有机物，烘干后将得到的固体分别放入马弗炉，在空气氛围内以4℃每分钟的升温速率加热至900℃以除去多余的PVA，保温2h后自然冷却，得到最终产物。其中，PVA的用量分别为0g，0.022g，0.111g，0.223g和0.668g，对应的产物编号为S1，S2，S3，S4和S5。
图1至图5和图6至图10分别为实施案例1中产物S1，S2，S3，S4和S5的透射电镜图和扫描电镜图。这些图表明不含PVA时合成的产物为颗粒状结构，未添加PVA制备得到的是无孔结构的羟基磷灰石，而添加PVA为模板后合成的磷灰石均为片状多孔结构的羟基磷灰石，且随着聚乙烯醇的浓度增加，磷灰石的孔洞结构逐渐增加。
图11为实施例1制得产物的红外表征图谱，磷酸基团（473，564, 599, 960, 1021和1085 cm-1处）和羟基（632和3567 cm-1处）的吸收峰非常明显，且基本无其他杂峰，说明这些样品具有羟基磷灰石的特征，且已除去残留的PVA等有机物，但无法排除可能含有其他磷酸盐类物质。
图 12为MG-63细胞在实施例1制得的磷灰石中培养1，3和5天时使用cck8试剂盒测试的细胞增殖图。从图中可以看出，合成的材料的对于MG-63细胞增值均起到促进作用，说明制得的材料具有良好的生物相容性和生物活性。
实施例2
取3.91g四水硝酸钙与适量PVA溶解在30mL去离子水中，得到钙源溶液；另取3.80g十二水合磷酸三钠溶于20mL去离子水中，得到磷源溶液。将钙源溶液和磷源溶液依次加入密闭反应釜内衬中，并用玻璃棒搅拌。将混合物搅拌均匀后，将反应釜放入烘箱，在140℃下加热24h，反应完成后，待反应釜冷却，将取出的固体物用水、乙醇各洗3次以去除可溶性无机盐及少量有机物，烘干后将得到的固体分别放入马弗炉，在空气氛围内以3℃每分钟的升温速率加热至850℃以除去多余的PVA，保温2.5h后自然冷却，得到最终产物。其中，PVA的用量分别为0g，0.023g，0.115g，0.231g和0.693g，对应的产物编号为S1，S2，S3，S4和S5。
图13为MG-63细胞与实施例2制得的材料共培养1，3天的活死染色照片。由图可看出，从培养1天到3天后，细胞形态正常，数量有所增加且活细胞远多于死细胞，说明这些材料对MG-63细胞几乎没有细胞毒性。
实施例3
取3.68g无水氯化钙与适量PVA溶解在30mL去离子水中，得到钙源溶液；另取7.60g十二水合磷酸三钠溶于20mL去离子水中，得到磷源溶液。将钙源溶液和磷源溶液依次加入密闭反应釜内衬中，并用玻璃棒搅拌后将混合物搅拌均匀后，将反应釜放入烘箱，在180℃下加热20h，反应完成后，待反应釜冷却，将取出的固体物用水、乙醇各洗3次已去除可溶性无机盐及少量有机物，烘干后将得到的固体分别放入马弗炉，在空气氛围内以5℃每分钟的升温速率加热至950℃以除去多余的PVA，保温1.5h后自然冷却，得到最终产物。其中，PVA的用量分别为0g，0.025g，0.123g，0.245g和0.735g，对应的产物编号为S1，S2，S3，S4和S5。
图14为实施例3制得的羟基磷灰石多晶X射线衍射表征图谱，其主峰与羟基磷灰石的标准卡片JCPDS No.09-0432一致，主要衍射峰对应的晶面已标注在图中。但除了羟基磷灰石的衍射峰外，在2θ角度为27.7，31.0和34.3处出现了β-磷酸三钙（β-TCP）的特征衍射峰，说明在马弗炉煅烧产物的过程中，部分羟基磷灰石发生了相转变，生成了β-磷酸三钙，但含量较少，其主体还是羟基磷灰石。
对比例
本对比例与实施例1中的S1基本相同，唯一不同的是反应温度设置为80℃。
图15-18为对比例制得的材料的扫面电镜照片。图片显示对比例中得到的磷灰石形貌为棒状，并无实施例中的多孔片状结构。
本发明并不局限与上述实施例，其制备过程中的参数可作如下选择：
烘箱中加热至140-180℃，反应20-24h，马弗炉可以以3-5℃/分钟的升温速率加热至850-950℃后保温1.5-2.5h，钙离子与磷酸根离子的摩尔比为（1.5-2）：1，磷酸根离子的摩尔浓度为0.01-0.5mol/L。所述的混合溶液中，聚乙烯醇的质量浓度为0.04%-1.2%。这些参数可以选择边界值即范围内的任意值，均可得到生物相容性良好的多孔片状磷灰石。
在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
将聚乙烯醇加入可溶性钙盐溶液中，然后滴加磷酸盐溶液，将得到的混合液转移入密闭反应釜，在烘箱中加热至140-180℃，反应20-24h，反应结束后先用乙醇和水初步洗涤去除可溶性的盐类物质，再将固体物质放入马弗炉，以3-5℃/分钟的升温速率加热至850-950℃后保温1.5-2.5h，再自然冷却后得到多孔片状磷灰石。
2.根据权利要求1所述的一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法，其特征在于，所述的混合溶液中，钙离子与磷酸根离子的摩尔比为（1.5-2）：1，磷酸根离子的摩尔浓度为0.01-0.5mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法，其特征在于，所述的混合溶液中，聚乙烯醇的质量浓度为0.04%-1.2%。
4.根据权利要求1或2所述的一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法，其特征在于，钙盐为氯化钙或硝酸钙。
5.根据权利要求1或2所述的一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法，其特征在于，所述的磷酸盐为十二水磷酸三钠。
CN201910476274.0A 2019-06-03 2019-06-03 一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法 Active CN110203900B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910476274.0A CN110203900B (zh) 2019-06-03 2019-06-03 一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910476274.0A CN110203900B (zh) 2019-06-03 2019-06-03 一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110203900A CN110203900A (zh) 2019-09-06
CN110203900B true CN110203900B (zh) 2022-09-23

Family

ID=67790455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910476274.0A Active CN110203900B (zh) 2019-06-03 2019-06-03 一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110203900B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106178127A (zh) * 2016-07-26 2016-12-07 东华大学 一种原位制备改性羟基磷灰石/聚乙烯醇纳米复合膜的方法
CN107376795A (zh) * 2017-07-18 2017-11-24 中国矿业大学 一种聚乙烯醇/羟基磷灰石复合微球的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106178127A (zh) * 2016-07-26 2016-12-07 东华大学 一种原位制备改性羟基磷灰石/聚乙烯醇纳米复合膜的方法
CN107376795A (zh) * 2017-07-18 2017-11-24 中国矿业大学 一种聚乙烯醇/羟基磷灰石复合微球的制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Biomimetically synthesis polymer-hydroxyapatite sheet like nano-composite;Suprablha等;《J Mater Sci:Metar Med》;20070628;第19卷;301-304页 *
Hydroxyapatite nanosheet-assembled porous hollow microspheres：DNA-templated hydrothermal synthesis，drug delivery and protein adsorption;Chao Qi等;《Journal of Materials Chemistry》;20120907;第22卷;22642-22650页 *
羟基磷灰石的形貌控制与表征;胡路阳等;《佳木斯大学学报(自然科学版)》;20120930;第30卷(第5期);第1.2节和2.3节 *
聚乙烯醇改性纳米羟基磷灰石的制备;李正茂等;《山东陶瓷》;20080430;第31卷(第2期);第2.2节和图3 *
非离子表面活性剂改性羟基磷灰石粉体的制备;李刚等;《硅酸盐通报》;20190228;第38卷(第2期);559-562页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110203900A (zh) 2019-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. The preparation and characterization of HA/β-TCP biphasic ceramics from fish bones
Boudemagh et al. Elaboration of hydroxyapatite nanoparticles and chitosan/hydroxyapatite composites: a present status
Tadic et al. Continuous synthesis of amorphous carbonated apatites
US20050226939A1 (en) Production of nano-sized hydroxyapatite particles
WO2005077320A2 (en) Method of increasing working time ttcp
CN114452439B (zh) 一种仿生天然骨矿组成的羟基磷灰石/白磷钙石生物活性陶瓷支架及其制备方法
WO2007011172A1 (en) Preparation method of porous beta tricalcium phosphate granules
Brahimi et al. Preparation and characterization of biocomposites based on chitosan and biomimetic hydroxyapatite derived from natural phosphate rocks
CN109205583A (zh) 一种大尺寸载银羟基磷灰石多孔微球材料及其制备方法
CN1809391A (zh) 医疗用骨修复填充材料及其制造方法
CN108348637A (zh) 由经天然结构的生物形态转变获得的活性羟基磷灰石制成的大型3d多孔支架及其获得工艺
Nikitina et al. Preparation and properties of copper-substituted hydroxyapatite powders and ceramics
Dou et al. Preparation of mesoporous hydroxyapatite films used as biomaterials via sol–gel technology
Afonina et al. Synthesis of whitlockite nanopowders with different magnesium content
Takeuchi et al. Preparation of porous β-tricalcium phosphate using starfish-derived calcium carbonate as a precursor
CN110203900B (zh) 一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法
CN108751155B (zh) 粒径可控的羟基磷灰石的制备方法
CN102458494B (zh) 多孔生物材料表面活化方法
CN112794709B (zh) 一种用于骨组织修复与***的生物活性陶瓷支架及制备方法
CN100366301C (zh) 表面为β型磷酸三钙的珊瑚羟基磷灰石人造骨及制备方法
CN106890606A (zh) 利用水包油型固体乳化制备不同粒径多孔β‑TCP微球的方法
JPS62266065A (ja) 燐酸カルシウム含有の生体適合性層状物質およびその製造方法
Hossan et al. Fabrication and characterization of polyvinyl alcohol-hydroxyapatite biomimetic scaffold by freeze thawing in situ synthesized hybrid suspension for bone tissue engineering
CN106512086B (zh) 一种钇掺杂磷酸钙骨水泥及其制备方法
CN111870735A (zh) 一种可同时调控释放锌离子和硅酸根离子的磷酸钙骨水泥及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant