一种硒掺杂纳米羟基磷灰石的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种单分散硒掺杂纳米羟基磷灰石的制备方法，该方法是在聚乙二醇、乙醇、油酸的混合体系中，加入可溶性钙盐、可溶性磷酸盐和亚硒酸盐，通过一步水热反应得到分散性良好的硒掺杂纳米羟基磷灰石。通过控制亚硒酸根的量，可制备纳米棒和纳米针的硒掺杂的羟基磷灰石。本发明制备的羟基磷灰石的纳米棒或纳米针可用于病患性的骨缺损的修复材料、涂层材料和整形填充物，具有良好的应用前景。
【专利说明】
一种砸掺杂纳米羟基磷灰石的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种分散性好的砸掺杂纳米羟基磷灰石的制备方法，具体涉及砸掺杂的纳米轻基磷灰石纳米棒和纳米针的一步水热合成方法。
【背景技术】
[0002]羟基磷灰石(Ca1Q(PO4)6(OH)2)是人体骨和牙齿中的主要的无机成分。人工合成的羟基磷灰石具有良好的生物活性，生物相容性和骨诱导性，已被作为一种生物材料广泛应用于骨组织工程。但是合成的纯的羟基磷灰石在应用于硬组织工程时还存在一些问题，如制备的陶瓷材料脆性大、在酸性条件下易分解和不耐高温等问题。为了解决这些问题，目前，人们开始把一些离子掺杂到羟基磷灰石中，研究表明离子掺杂型的羟基磷灰石可以极大地改善羟基磷灰石的物理化学性质，进而改变其生物性质。
[0003]砸是一种人体必需的微量元素，主要参与人体的抗氧化过程，它和维生素E共同维持着人体中自由基的平衡，同时具有抗癌的作用，有研究表明砸具有抑制骨癌细胞生长的作用。为了利用此特性，人们开始在生物材料中加入砸元素，但有极少的研究是关于砸掺杂的纳米羟基磷灰石。目前有文献报的掺杂砸的纳米羟基磷灰石主要是采用烧结法，制备的产物在经过粉碎后处理获得;有专利CN 102249206 A公开了一种掺砸的羟基磷灰石及其制备方法，该方法采用聚丙烯酸钠作为分散剂，采用分步法在pH为10?10.5，75?80°C条件下制备了纳米级掺砸的羟基磷灰石，所制备的纳米晶粒径分布宽度为20?60nm，长度分布宽度为80?150nm，产物形貌尺度不均一，团聚严重。砸掺杂的羟基磷灰石的纳米颗粒的形貌尺寸的不均一以及制备过程复杂，给实际应用带来很大的局限性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了提供一种制备简单、易操作、条件温和的砸掺杂纳米羟基磷灰石的制备方法，制备的砸掺杂纳米羟基磷灰石的在环己烷和乙醇中分散性良好。
[0005]本发明的实现过程如下:
一种砸掺杂纳米羟基磷灰石的制备方法:以硝酸钙为钙源，以可溶性磷酸盐为磷源，以亚砸酸钠为砸源，0&/(?+36)的摩尔数比为1.67，36/(?+36)的摩尔数比为0.01?0.55，在聚乙二醇、油酸和乙醇的混合体系中，90?150 °C密闭系统中反应5?15h，用环己烷、乙醇和水洗涤，即得到纳米棒或纳米针的砸掺杂的羟基磷灰石。
[0006]上述制备方法中，聚乙二醇、油酸和乙醇的体积比为(0.45?I): (3?7): (5?20);混合溶液中，钙元素、磷元素、砸元素的摩尔数之比为I:(0.57?0.36):(0.03-0.24)。
[0007]上述制备方法中，Se/(P+Se)的摩尔数比最好为0.05?0.4。当Se/(P+Se)的摩尔数之比为0.05?0.3时，所得到的砸掺杂的纳米羟基磷灰石是棒状的；Se/(P+Se)的摩尔数之比为0.4时，所得到的砸掺杂的纳米羟基磷灰石是针状的。
[0008]上述制备方法中，硝酸钙、亚砸酸钠和磷酸盐的浓度优选为0.25mOl/L、0.25mOl/L和0.15mo 1/L;可溶性磷酸盐选自磷酸三钠、磷酸氢钠、磷酸氢二钠;聚乙二醇的分子量为600?20000o
[0009]上述制备方法中，所得砸掺杂的纳米羟基磷灰石的直径为3?10nm，长度为100?180nm。
[0010]本发明制备的砸掺杂的纳米羟基磷灰石用于病患性的骨缺损的修复材料、涂层材料或整形填充物。
[0011]本发明的积极效果:(I)本发明中利用一步水热法合成砸掺杂的羟基磷灰石的纳米颗粒，其形貌尺寸均匀，分散性好，可依据掺杂离子量的多少调控最终获得的纳米晶的直径和长度大小。(2)本发明方法所制备的含砸的单分散羟基磷灰石纳米线的直径可为3?I Onm，长度为10?180nm。( 3 )本发明所提供的一种砸掺杂的纳米羟基磷灰石的制备方法，原料易得，合成方法简单可行，成本低，废液可回收。(4)以此法制备的纳米颗粒的形貌尺寸均一，在环己烷和乙醇中的分散性良好。(5)所得的纳米棒和纳米针可用于制备人工骨，陶瓷涂层，亦可以用于药物缓释系统中，而且容易放大生产，具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0012]图1是实施例1中砸掺杂的羟基磷灰石纳米棒的透射电镜图；
图2是实施例1中砸掺杂的纳米羟基磷灰石的X射线衍射图；
图3是实施例4中砸掺杂的羟基磷灰石纳米针的透射电镜图；
图4是实施例4中砸掺杂的纳米羟基磷灰石的红外光谱图；
图5是实施例4中砸掺杂的纳米羟基磷灰石的细胞毒性结果图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细的说明。
[0014]实施例1
步骤1:在40mL的聚四氟乙烯水热反应釜中，将0.5g聚乙二醇2000溶于7.5mL的0.25M的硝酸钙水溶液里，搅拌数分钟，在依次加入16mL的乙醇、4mL的油酸、0.45mL的0.25M的亚砸酸钠水溶液和6.75mL的0.15M的磷酸三钠溶液，室温下搅拌均匀；
步骤2:密封反应釜，在120 °C反应1h，然后自然冷却到室温，打开反应釜，依次用环己烷、乙醇和水洗涤数次，即可得到最终的产物。
[0015]图1为该砸掺杂的羟基磷灰石纳米棒的透射电镜图，从图中可以看出制备的纳米颗粒为棒状，宽约9nm，长约180nm。图2为该纳米颗粒的的X射线衍射图，从图中可知所得到的反应产物为羟基磷灰石。
[0016]实施例2
步骤1:在40mL的聚四氟乙烯水热反应釜中，将0.5g聚乙二醇1000溶于7.5mL的0.25M的硝酸钙水溶液里，搅拌数分钟，在依次加入16mL的乙醇、4mL的油酸、0.9mL的0.25M的亚砸酸钠水溶液和6mL的0.15M的磷酸三钠溶液，室温下搅拌均匀；
步骤2:密封反应釜，在90 °C反应15h，然后自然冷却到室温，打开反应釜，依次用环己烷、乙醇和水洗涤数次，即可得到最终的产物。
[0017]实施例3
步骤1:在40mL的聚四氟乙烯水热反应釜中，将0.5g聚乙二醇1000溶于7.5mL的0.25M的硝酸钙水溶液里，搅拌数分钟，在依次加入16mL的乙醇、4mL的油酸、1.35mL的0.25M的亚砸酸钠水溶液和5.25mL的0.15M的磷酸三钠溶液，室温下搅拌均匀；
步骤2:密封反应釜，在150 °C反应5h，然后自然冷却到室温，打开反应釜，依次用环己烷、乙醇和水洗涤数次，即可得到最终的产物。
[0018]实施例4
步骤1:在40mL的聚四氟乙烯水热反应釜中，将0.5g聚乙二醇1000溶于7.5mL的0.25M的硝酸钙水溶液里，搅拌数分钟，在依次加入16mL的乙醇、4mL的油酸、1.8mL的0.25M的亚砸酸钠水溶液和4.5mL的0.15M的磷酸三钠溶液，室温下搅拌均匀；
步骤2:密封反应釜，在150 °C反应1h，然后自然冷却到室温，打开反应釜，依次用环己烷、乙醇和水洗涤数次，即可得到最终的产物。
[0019]图3为该砸掺杂的羟基磷灰石纳米针的透射电镜图，从图中可以看出制备的纳米颗粒为针状，宽约3nm，100nm。图4该纳米颗粒的红外光谱图，从图中可知所得到的反应产物中存在羟基、甲基、亚甲基、磷酸根、亚砸酸根。
[0020]实施例5生物形容性分析
尽管砸元素已广泛存在于食品与药品中，但对于含砸的纳米颗粒的来说，生物相容性的评估是其应用生物材料重要的指标之一。本实验中生物形容性评价使用CCK-8来检测纳米颗粒的细胞毒性，图5给出了用含有样品HA-0、SeHA-0.05和SeHA-0.1(其中O，0.05，0.1分别代表纳米晶中Se/(P+Se)的理论摩尔数之比)的培养液来培养MC3T3-E1细胞24h后的细胞毒性的结果。从图中可以看出，20yg/mL到320yg/mL的纳米颗粒的培养液并没有对细胞造成很明显的毒副作用。当SeHA-0.1样品的浓度达到320yg/mL，细胞的相对增值率也达到了 106%，和纯的HAP相比，其毒性低很多并且对细胞的生长有一定的促进作用。
[0021]以上是通过具体实施例和实施方式对本发明进行说明，本领域的普通技术人员应当理解，这些并非对本发明的范围进行限定，可以在明显不违背本发明主旨的前提下对所描述的技术特征之间进行任意方式的组合，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
【主权项】
1.一种砸掺杂纳米羟基磷灰石的制备方法，其特征在于:以硝酸钙为钙源，以可溶性磷酸盐为磷源，以亚砸酸钠为砸源，Ca/(P+Se)的摩尔数比为1.67，Se/(P+Se)的摩尔数比为0.0I?0.55，在聚乙二醇、油酸和乙醇的混合体系中，90?150 °C密闭系统中反应5?15h，用环己烷、乙醇和水洗涤，即得到纳米棒或纳米针的砸掺杂的羟基磷灰石。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于:聚乙二醇、油酸和乙醇的体积比为(0.45?1):(3?7):(5?20)。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于:混合溶液中，钙元素、磷元素、砸元素的摩尔数之比为I:(0.57-0.36):(0.03-0.24)。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于:混合溶液中，Se/(P+Se)的摩尔数比为0.05 ?0.4。5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于:混合溶液中，Se/(P+Se)的摩尔数比为0.05?0.3时，所得到的砸掺杂的纳米羟基磷灰石是棒状的；Se/(P+Se)的摩尔数比为0.4时，所得到的砸掺杂的纳米羟基磷灰石是针状的。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于:硝酸钙、亚砸酸钠和磷酸盐的浓度为0.2 5moI/L、0.2 5moI/L和0.15moI/L。7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于:可溶性磷酸盐选自磷酸三钠、磷酸氢钠、磷酸氢二钠。8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于:聚乙二醇的分子量为600?20000。9.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于:所述的砸掺杂的纳米羟基磷灰石的直径为 3?10nm，长度为 100~180nm。10.利用权利要求1制备的砸掺杂的纳米羟基磷灰石用于病患性的骨缺损的修复材料、涂层材料或整形填充物。
【文档编号】B82Y40/00GK106063947SQ201610350164
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月25日 公开号201610350164.6, CN 106063947 A, CN 106063947A, CN 201610350164, CN-A-106063947, CN106063947 A, CN106063947A, CN201610350164, CN201610350164.6
【发明人】惠俊峰, 南海珍, 范代娣, 郑晓燕, 米钰, 李会
【申请人】西北大学