一种生物相容性良好的多孔片状磷灰石的制备方法与流程

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。propertiesandapplicationsofdensehydroxyapatite:areview[j].journaloffunctionalbiomaterials.2015;6:1099-1140.），同时利于周围组织的向内生长（son等人。preparationandcharacterizationofporoushydroxyapatiteblockusingahhpmethod[j].keyengineeringmaterials,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。afacilesynthesisofhydroxyapatiteforeffectiveremovalstrontiumion[j].journalofhazardousmaterials,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。

技术实现要素：

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1085cm^-1处）和羟基（632和3567cm^-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jcpdsno.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。