專利名稱：納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，屬于無機納米材料技術領域。
背景技術：
納米羥基磷灰石(n-HA)具有良好的生物相容性和生物活性，被廣泛應用于骨骼組織的修復與替代技術，但該材料脆性太大，因而限制了其在承載部位骨替換與骨修補中的應用。殼聚糖(CS)是甲殼素脫乙?；髱в嘘栯x子的多糖，具有天然可降解性，對人體及組織無毒、無害、無刺激、生物相容性良好、對多種組織細胞的黏附和增殖具有促進作用等多種優(yōu)良特性。如將n-HA與CS制成復合材料，新材料除具備優(yōu)良的生物相容性之外還可有望改善其力學性能，因而在骨替代材料領域有較大的發(fā)展空間。針對n-HA/CS復合材料所開展的研究是目前生物醫(yī)學材料領域的研究熱點之一，如Thein-Han等采用凍干法制得了孔隙大小為50 120 μ m的多孔支架，n-HA可在CS基質(zhì)中均勻分布，在n_HA 與CS之間存在著化學相互作用，復合后材料的機械性能有了較大幅度的提升，與前成骨細胞(MC 3T3-E1)共培養(yǎng)的實驗結果表明，與純CS相比，復合材料具有更好的細胞親合性，同時也能更好地促進細胞的增殖[Thein-Han ff. ff. ; Misra R. D. K. , Biomimetic chitosan - nanohydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering, ACTA BIOMATERIALIAf 2009，5(4) : 1182 - 1197.]。
目前所制備的HA/CS復合材料多為微米級材料，或為納米HA分散分布在微米級的CS中的材料，目前能夠簡便地制備顆粒寬度及長徑均在納米尺度的納米羥基磷灰石/ 殼聚糖復合材料的方法并不多見。在制備納米材料的技術中，反相微乳液法因其具有熱力學穩(wěn)定性高、粒徑細小、均勻、操作簡單等特點而備受矚目。如ZhU等利用反相微乳液法制備了 CS包覆的磁性納米粒子并成功地將其用作抗癌藥物5-氟尿嘧啶的藥物載體[Zhu Longzhang; Ma Jingwei; Jia Nengqin; Zhao Yu; Shen Hebaij COLLOIDS AND SURFACES B: BIOINTERFACES, 2009，68(1) : 1-6.]。
但目前尚缺少采用反相微乳液法成功制備顆粒寬度及長徑均在納米尺度的納米羥基磷灰石/殼聚糖復合材料的簡便制備方法，如能成功制備，則將有望在很大程度上拓展納米羥基磷灰石/殼聚糖復合材料在生物醫(yī)學領域的應用前景。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，能夠采用反相微乳液法簡便地制備得到顆粒寬度與長徑均在納米尺度的納米羥基磷灰石/殼聚糖。
按照本發(fā)明提供的技術方案，所述納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，特征是， 包括以下工藝步驟(I)將0.05 I. 5g殼聚糖粉末溶于5 500mL質(zhì)量百分濃度為f 5%的乙酸水溶液中，得到殼聚糖溶液；(2)稱取O. 05 I. 5g納米羥基磷灰石粉末，與步驟(I)得到的殼聚糖溶液混合，得到混合物；將混合物與10(T500mL液體石蠟混合均勻，再加入I 15mL山梨糖醇酐油酸酯，進行乳化，乳化時間為O. 2 50小時；再加入l 15mL質(zhì)量百分濃度為10飛0%的戊二醛溶液，在 30 95°C的水浴中反應5 24小時，得到懸浮液；將懸浮液經(jīng)離心機離心得到固體沉積物，得到的固體沉積物用氯仿和無水乙醇交替洗滌2 20次，再在30 80°C真空干燥，得到所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖。
所述納米輕基磷灰石的寬度為5 IOOnm,長度為15 800nm ;所述納米輕基磷灰石/殼聚糖的寬度為10 300nm,長度為20 990nm。
所述納米羥基磷灰石采用以下方法合成得到將磷酸鹽溶液、鈣鹽溶液和十六烷基三甲基溴化銨溶液(CTAB)混合，得到反應體系，在該反應體系中Ca2+離子的濃度為O. 08 500 ι πιο1·ΙΛ磷酸根離子的濃度為O. 048 300 mmol· Λ CTAB的濃度為 8X10+10. 5Χ10-4 mol·!/1，且鈣離子與磷酸根離子的摩爾比為5:3 ;反應12 96小時，并調(diào)節(jié)PH值保持在8 14 ;將得到的產(chǎn)物經(jīng)離心機離心后由微孔濾膜過濾，將過濾得到的固體用水和無水乙醇進行交替洗滌2 20次，再在30 80°C真空干燥得到納米羥基磷灰石粉末。
在一個具體實施方式
中，所述磷酸鹽為分子式中含有磷酸根、磷酸氫根或磷酸二氫根的易溶于水的無機化合物。
在一個具體實施方式
中，所述磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸三鈉、 磷酸鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、磷酸銨、磷酸氫銨或磷酸二氫銨。
在一個具體實施方式
中，所述鈣鹽為含有鈣離子的易溶于水的無機化合物。
在一個具體實施方式
中，所述鈣鹽為氯化鈣。
本發(fā)明所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖復合材料的制備方法將納米羥基磷灰石與殼聚糖的乙酸溶液進行均勻混合后，將混合物與液體石蠟混合，再加入乳化劑span80(山梨糖醇酐油酸酯)，待體系充分乳化后，再加入戊二醛進行交聯(lián)反應，所得懸浮液經(jīng)離心分離、洗滌真空干燥后收集，即得到納米羥基磷灰石/殼聚糖復合材料。本發(fā)明所提供的納米羥基磷灰石/殼聚糖復合材料的反相微乳液制備方法，所得產(chǎn)品顆粒寬度及長徑均在納米尺度范圍內(nèi)，產(chǎn)品形貌規(guī)則、結晶性好。該方法制備工藝簡單，成本低廉，適于批量生產(chǎn)，在生物醫(yī)學領域有著重要的應用價值。
說明書附I為納米羥基磷灰石的透射電鏡相片。
圖2為納米羥基磷灰石/殼聚糖顆粒的透射電鏡相片。
圖3為納米羥基磷灰石、殼聚糖和納米羥基磷灰石/殼聚糖的紅外光譜圖，其中， 橫坐標為波數(shù)，單位為cnT1。
圖4為納米羥基磷灰石、殼聚糖和納米羥基磷灰石/殼聚糖的X射線衍射譜圖，其中，橫坐標為2 Θ角，即衍射譜儀掃描的角度，單位為° ；具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例一一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，包括以下工藝步驟(1)合成納米羥基磷灰石將磷酸鈉溶液、氯化鈣溶液和十六烷基三甲基溴化銨溶液 (CTAB)混合，得到反應體系，在該反應體系中Ca2+離子的濃度為O. OSmmoPL-1,磷酸根離子的濃度為O. 048mmoI·L'CTAB的濃度為8X ΙΟΛιοΙ·!/1，且鈣離子與磷酸根離子的摩爾比為 5:3 ;反應12 96小時，并調(diào)節(jié)pH值保持在8 ;將得到的產(chǎn)物經(jīng)離心機離心后由O. 22 μ m 的微孔濾膜過濾，將過濾得到的固體用水和無水乙醇進行交替洗滌2次，再在30°C真空干燥過夜得到納米羥基磷灰石粉末；(2)將O.05g殼聚糖粉末溶于5mL質(zhì)量百分濃度為1%的乙酸水溶液中，得到殼聚糖溶液；(3)稱取O.05g步驟(I)得到的納米羥基磷灰石粉末或市售產(chǎn)品，與步驟(2)得到的殼聚糖溶液混合，得到混合物；將混合物與100 mL液體石蠟混合均勻，再加入ImL山梨糖醇酐油酸酯，進行乳化，乳化時間為O. 2小時；再加入ImL質(zhì)量百分濃度為10%的戊二醛溶液，在 30°C的水浴中反應24小時，得到懸浮液；將懸浮液經(jīng)離心機離心得到固體沉積物，得到的固體沉積物用氯仿和無水乙醇交替洗滌2次，再在30°C真空干燥過夜，得到所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖；將納米羥基磷灰石和納米羥基磷灰石/殼聚糖分別用透射電電鏡(JEM-2100，日本 JEOL公司)進行形貌分析，如圖I、圖2所示，所述納米羥基磷灰石的寬度為5 100 nm，長度為15 800 nm ;所述納米羥基磷灰石/殼聚糖的寬度為10 300 nm,長度為20 990 nm。
再將納米羥基磷灰石、殼聚糖和納米羥基磷灰石/殼聚糖分別用傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FTLA2000-104，加拿大ABB Bbomem公司)進行紅外光譜分析，所得圖譜如圖3所示， 圖中472，566，597，632，962 cnT1處的吸收峰為PO廣的變形振動引起，1039-1097 cnT1處的吸收峰為PO/—的反對稱伸縮振動引起，這些都是納米羥基磷灰石的特征吸收峰。1653CHT1 處為殼聚糖中酰胺的C=O的伸縮振動吸收峰(酰胺I譜帶)，1599cm—1處的肩峰為胺基的彎曲振動吸收峰(酰胺II譜帶)，而在3428CHT1附近出現(xiàn)的吸收峰為O-H及-NH2的N-H伸縮振動吸收峰。紅外衍射圖譜分析證實，得到的產(chǎn)品確為納米羥基磷灰石/殼聚糖。
將納米羥基磷灰石、殼聚糖和納米羥基磷灰石/殼聚糖分別用X射線衍射分析儀進行物相分析，所得圖譜如圖4所示，圖中2 Θ = 25. 9° ,31. 8° ,32. 8°、34° ,39. 8。>49. 4°、53· 1°處的衍射峰分別對應于納米羥基磷灰石的(002)、( 211)、( 300) 、(202)、( 310)、( 321)以及(004)晶面。圖中 2 Θ= 12. 2° ,20. 1° 處的兩個峰是殼聚糖的特征衍射峰，當形成復合材料后，由于相對含量發(fā)生了變化，所以與純的納米羥基磷灰石及殼聚糖材料相比，復合材料相應的衍射峰強度有所下降，但各衍射峰的出峰位置及各峰之間的相對強度仍保持不變。X射線衍射圖譜的分析結果同樣證實了得到的產(chǎn)品確為納米羥基磷灰石/殼聚糖。
實施例二 一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，包括以下工藝步驟(I)合成納米羥基磷灰石將磷酸氫鈉溶液、氯化鈣溶液和十六烷基三甲基溴化銨溶液 (CTAB)混合，得到反應體系，在該反應體系中Ca2+離子的濃度為δΟΟπιπιοΙ·!/1，磷酸根離子的濃度為300πιπιο1· Λ CTAB的濃度為10. 5 X 1(Γ4πιο1· Λ且鈣離子與磷酸根離子的摩爾比為 5:3 ;反應96小時，并調(diào)節(jié)pH值保持在14 ;將得到的產(chǎn)物經(jīng)離心機離心后由0. 22 μ m的微孔濾膜過濾，將過濾得到的固體用水和無水乙醇進行交替洗滌20次，再在80°C真空干燥過夜得到納米羥基磷灰石粉末；(2)將I.5g殼聚糖粉末溶于500mL質(zhì)量百分濃度為5%的乙酸水溶液中，得到殼聚糖溶液；(3)稱取I.5g步驟(I)得到的納米羥基磷灰石粉末或市售產(chǎn)品，與步驟(2)得到的殼聚糖溶液混合，得到混合物；將混合物與500mL液體石蠟混合均勻，再加入15mL山梨糖醇酐油酸酯，進行乳化，乳化時間為50小時；再加入15mL質(zhì)量百分濃度為50%的戊二醛溶液，在 95°C的水浴中反應5小時，得到懸浮液；將懸浮液經(jīng)離心機離心得到固體沉積物，得到的固體沉積物用氯仿和無水乙醇交替洗滌20次，再在80°C真空干燥過夜，得到所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖；所述納米羥基磷灰石的寬度為5 lOOnm，長度為15 800nm ;所述納米羥基磷灰石/殼聚糖的寬度為10 300nm，長度為20 990nm。
實施例三一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，包括以下工藝步驟(1)合成納米羥基磷灰石將磷酸二氫鈉溶液、氯化鈣溶液和十六烷基三甲基溴化銨溶液(CTAB)混合，得到反應體系，在該反應體系中Ca2+離子的濃度為10 πιπιο ·!/1，磷酸根離子的濃度為6 mmol噸4，CTAB的濃度為9X 1(T4 mol·!/1，且鈣離子與磷酸根離子的摩爾比為 5:3 ;反應36小時，并調(diào)節(jié)pH值保持在10 ;將得到的產(chǎn)物經(jīng)離心機離心后由0. 22 μ m的微孔濾膜過濾，將過濾得到的固體用水和無水乙醇進行交替洗滌10次，再在50°C真空干燥過夜得到納米羥基磷灰石粉末；(2)將Ig殼聚糖粉末溶于250mL質(zhì)量百分濃度為2%的乙酸水溶液中，得到殼聚糖溶液；(3)稱取Ig步驟(I)得到的納米羥基磷灰石粉末或市售產(chǎn)品，與步驟(2)得到的殼聚糖溶液混合，得到混合物；將混合物與200mL液體石蠟混合均勻，再加入IOmL山梨糖醇酐油酸酯，進行乳化，乳化時間為20小時；再加入IOmL質(zhì)量百分濃度為20%的戊二醛溶液，在 50°C的水浴中反應12小時，得到懸浮液；將懸浮液經(jīng)離心機離心得到固體沉積物，得到的固體沉積物用氯仿和無水乙醇交替洗滌10次，再在50°C真空干燥過夜，得到所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖；所述納米羥基磷灰石的寬度為5 100nm，長度為15 800nm ;所述納米羥基磷灰石/殼聚糖的寬度為10 300nm，長度為20 990nm。
權利要求
1.一種納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是，包括以下工藝步驟 (1)將O.05 I. 5g殼聚糖粉末溶于5飛OOmL質(zhì)量百分濃度為廣5%的乙酸水溶液中，得到殼聚糖溶液； (2)稱取O.05 I. 5g納米羥基磷灰石粉末，與步驟(I)得到的殼聚糖溶液混合，得到混合物；將混合物與10(T500mL液體石蠟混合均勻，再加入I 15mL山梨糖醇酐油酸酯，進行乳化，乳化時間為O. 2 50小時；再加入l 15mL質(zhì)量百分濃度為10飛0%的戊二醛溶液，在30 95°C的水浴中反應5 24小時，得到懸浮液；將懸浮液經(jīng)離心機離心得到固體沉積物，得到的固體沉積物用氯仿和無水乙醇交替洗滌2 20次，再在30 80°C真空干燥，得到所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖。
2.如權利要求I所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述納米羥基磷灰石的寬度為5 lOOnm，長度為15 800nm ;所述納米羥基磷灰石/殼聚糖的寬度為10 300nm,長度為 20 990nm。
3.如權利要求I所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述納米羥基磷灰石采用以下方法合成得到將磷酸鹽溶液、鈣鹽溶液和十六烷基三甲基溴化銨溶液(CTAB)混合，得到反應體系，在該反應體系中Ca2+離子的濃度為O. 08飛00 mmol·!/1，磷酸根離子的濃度為O. 048 300臟01*171，0^的濃度為8父1(^ 10. 5Χ1(Γ4 πιο1· Λ且鈣離子與磷酸根離子的摩爾比為5:3 ;反應12 96小時，并調(diào)節(jié)pH值保持在8 14 ;將得到的產(chǎn)物經(jīng)離心機離心后由微孔濾膜過濾，將過濾得到的固體用水和無水乙醇進行交替洗滌疒20次，再在30 80°C真空干燥得到納米羥基磷灰石粉末。
4.如權利要求3所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述磷酸鹽為分子式中含有磷酸根、磷酸氫根或磷酸二氫根的易溶于水的無機化合物。
5.如權利要求4所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸三鈉、磷酸鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、磷酸銨、磷酸氫銨或磷酸二氫銨。
6.如權利要求3所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述鈣鹽為含有鈣離子的易溶于水的無機化合物。
7.如權利要求6所述的納米羥基磷灰石/殼聚糖的制備方法，其特征是所述鈣鹽為氯化鈣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米羥基磷灰石/殼聚糖復合材料的制備方法，將納米羥基磷灰石與殼聚糖的乙酸溶液進行均勻混合后，將混合物與液體石蠟混合，再加入乳化劑span80(山梨糖醇酐油酸酯)，待體系充分乳化后，再加入戊二醛進行交聯(lián)反應，所得懸浮液經(jīng)離心分離、洗滌真空干燥后收集，即得到納米羥基磷灰石/殼聚糖復合材料。本發(fā)明所提供的納米羥基磷灰石/殼聚糖復合材料的反相微乳液制備方法，所得產(chǎn)品顆粒寬度及長徑均在納米尺度范圍內(nèi)，產(chǎn)品形貌規(guī)則、結晶性好。該方法制備工藝簡單，成本低廉，適于批量生產(chǎn)，在生物醫(yī)學領域有著重要的應用價值。
文檔編號C08L5/08GK102977385SQ201210554538
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權日2012年12月19日
發(fā)明者李玲, 董燕超, 方云, 王方育 申請人:江南大學