专利名称：抗抑菌性花瓣状或片状Ag/Cu/HAP纳米复合粉体的制备方法
技术领域：
本发明属于生物医学和环境工程领域的先进材料制备，具体涉及一种 抗抑菌性花瓣状或片状Ag/Cu/HAP纳米复合粉体的制备方法。
技术背景研究表明片状HAP具有优良的促使细胞附着和繁殖的性能(如 纤维细胞L929的附着和生长)(J. X. Zhang， M. Maeda, N. Kotobuki， et al. Aqueous processing of hydroxyapatite [J]. Mater. Chem. and Phy.， 2006, 99(2-3): 398-404.; K Yamauchi, T. Goda, N. Takeuchi， et al. Preparation of collagen/calcium phosphate multilayer sheet using enzymatic mineralization[J]. Biomaterials， 2004, 25(24): 5481-5489.)，片状HAP晶体的制备研究较少，而且主要集中于板条状、片状HAP晶体涂层的制 备，多采用电沉积法和有机模板法(胡仁，时海燕，林理文，等.电化学 沉积羟基磷灰石过程晶体生长行为[J].物理化学学报，2005， 21 (2): 197-201.;黄苏萍，周科朝，刘咏.羟基磷灰石在有机膜上的受控生长[J]. 材料研究学报，2004， 18 (1) : 66-70.;黄志良，张联盟,刘羽，等.有机模 板诱导/均相沉淀法对羟基磷灰石(HAP)晶体形貌的控制生长[J].人工晶 体学报，2006， 35 (2) : 261-264.;赵勇，邓霞，聂蓉蓉，等.丝素蛋 白膜仿生沉积磷灰石的实验研究[J].口腔医学研究，2006， 22 (2): 116-119.) ， K. Loku (K. Loku， S. Yoshimura， H. Fujimori, et al. Hydrothermal preparation of fibrous apatite and apatite sheet[J]. Solid State Ionics, 2002,151 (1-4):147画150.) 、 A.C. Lawson ( AC Lawson, J.T. Czemuszka. Production and characterisation of a collagen-calcium phosphate composite for use as a bone substitute[C].Mater. Res. Soc.Symposium-Proceedings,. 1999, 550: 273-278.)和J.X.Zhang等人采用水 热法制备出了须状和片状HAP的混合晶体，但属于非纳米级的生物材 料，而且，不具有抗抑菌性。生物材料使用过程中的细菌感染是导致骨移植失败的主要原因之一， 这一问题已经弓胞人们的重视，采用抗生素重组骨可以解决这一问题，但 只有短期的疗效。发明内容本发明的目的在于提供一种抗抑菌性花瓣状或片状Ag/Cu/HAP纳米 复合粉体的制备方法，所得复合粉体既具有良好的生物活性、生物相容性, 又具有抗菌广谱和持久性，同时有利于正常细胞的附着生长的。为达到上述目的，本发明采用的制备方法为1) 首先，取硝酸钙(Ca(N03)2)和磷酸氢二铵((NH4)2HP04)分别 溶于水中配制成0.1mol/L的溶液，并按Ca(N03)2: ,)211 04为1.67的体积 比混合，以硝酸(HN03)调节酸度至混合溶液澄清透明；2) 然后，按l: 1的质量比将水与质量浓度为25%的氨水混合得氨水溶 液，取上述澄清透明的混合溶液总体积的0.1-0.2倍的氨水溶液，将AgN03 和Cu(NO^—起加入到所制得的氨水溶液中，其浓度分别控制在0.001 0.01mol/L;3) 其次，将得到的Ag+，Ci^混合氨溶液于4(TC，强力搅拌下以60ml/h 的速度滴加到混合溶液中合成花瓣状或片状纳米HAP复合粉体，加料结束 后，得到Ag/Cu/HAP复合粉体悬浮液；4) 最后，将Ag/Cu/HAP悬浮液在搅拌下水浴加热至95-10(TC，并维持 3-5h，然后，在4(TC-6(TC水浴中静置24-36h，此后，真空过滤和10(TC燥20-24h，随炉冷却至室温，可得到蓬松的花瓣状或片状Ag/Cu/HAP复合 粉体。本发明采用共沉淀水解法将抗抑菌性最强的Ag+和012+掺入HAP中， 制备出花瓣状晶体，不仅操作简单，而且，掺杂均匀、完全；以此为原料 与高分子物质形成复合材料，该复合材料制成的植入体具有强的抗抑菌 性，且抗菌广谱、持久；由于掺杂离子为过渡元素的离子，与高分子物质 复合，其化学结合力强；由于具有花瓣状晶体形貌，有利于细胞的附着和 繁殖，因而具有良好的生物相容性。
图1是按照本发明的制备方法制得的Ag/Cu/HAP晶体的SEM图， (a)100。C，(b)300。C。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。实施例l:1) 首先，取硝酸钙(Ca(N03)2)和磷酸氢二铵((NH4)2HP04)分别 溶于水中配制成0.1mol/L的溶液，并按Ca(N03)2: (]^)210>04为1.67的体积 比混合，以硝酸(HN03)调节酸度至混合溶液澄清透明；2) 然后，按l: 1的质量比将水与质量浓度为25%的氨水混合得氨水溶 液，取上述澄清透明的混合溶液总体积的0.2倍的氨水溶液，将AgN03和 Cu(N03)2—起加入到所制得的氨水溶液中，其浓度分别控制在0.001mol/L;3) 其次，将得到的Ag+,C^+混合氨溶液于4(TC，强力搅拌下以60ml/h 的速度滴加到混合溶液中合成花瓣状或片状纳米HAP复合粉体，加料结束 后，得到Ag/Cu/HAP复合粉体悬浮液；4)最后，将Ag/Cu/HAP悬浮液在搅拌下水浴加热至98-C，并维持4h， 然后，在6(TC水浴中静置24h，此后，真空过滤和10(TC干燥20h，随炉冷 却至室温，可得到蓬松的花瓣状或片状Ag/Cu/HAP复合粉体。实施例2:1) 首先，取硝酸钙(Ca(N03)2)和磷酸氢二铵((NH4)2HP04)分别 溶于水中配制成0.1mol/L的溶液，并按Ca(N03)2: (NH4)2HP04为1.67的体积 比混合，以硝酸(HN03)调节酸度至混合溶液澄清透明；2) 然后，按l: 1的质量比将水与质量浓度为25%的氨水混合得氨水溶 液，取上述澄清透明的混合溶液总体积的0.15倍的氮水溶液，将AgN03和 Cu(N03)2—起加入到所制得的氨水溶液中，其浓度分别控制在0.01mol/L;3) 其次，将得到的Ag+，C^+混合氨溶液于4(TC，强力搅拌下以60ml/h 的速度滴加到混合溶液中合成花瓣状或片状纳米HAP复合粉体，加料结束 后，得到Ag/Cu/HAP复合粉体悬浮液；4) 最后，将Ag/Cu/HAP悬浮液在搅拌下水浴加热至95'C，并维持5h， 然后，在4(TC水浴中静置36h，此后，真空过滤和10(TC干燥22h，随炉冷 却至室温，可得到蓬松的花瓣状或片状Ag/Cu/HAP复合粉体。实施例3:1) 首先，取硝酸钙(Ca(N03)2)和磷酸氢二铵((NH4)2HP04)分别 溶于水中配制成0.1mol/L的溶液，并按Ca(N03)2: 一)21^04为1.67的体积 比混合，以硝酸(HN03)调节酸度至混合溶液澄清透明；2) 然后，按l: 1的质量比将水与质量浓度为25%的氨水混合得氨水溶 液，取上述澄清透明的混合溶液总体积的0.1倍的氨水溶液，将AgN03和 Qi(N03)2—起加入到所制得的氨水溶液中，其浓度分别控制在0.005mol/L;3) 其次，将得到的Ag+,Q^混合氨溶液于4(TC，强力搅拌下以60ml/h 的速度滴加到混合溶液中合成花瓣状或片状纳米HAP复合粉体，加料结束 后，得到Ag/Cu/HAP复合粉体悬浮液；4) 最后，将Ag/Cu/HAP悬浮液在搅拌下水浴加热至97"，并维持4.5h， 然后，在55'C水浴中静置26h，此后，真空过滤和10(TC干燥24h，随炉冷 却至室温，可得到蓬松的花瓣状或片^g/Cu/HAP复合粉体。实施例4:1) 首先，取硝酸钙(Ca(N03)2)和磷酸氢二铵((NH4)2HP04)分别 溶于水中配制成0.1mol/L的溶液，并按Ca(N03)2: ,)2^04为1.67的体积 比混合，以硝酸(HN03)调节酸度至混合溶液澄清透明；2) 然后，按l: 1的质量比将水与质量浓度为25%的氨水混合得氨水溶 液，取上述澄清透明的混合溶液总体积的0.18倍的氨水溶液，将AgN03和 Cu(N03)2—起加入到所制得的氨水溶液中，其浓度分别控制在0.003mol/L;3) 其次，将得到的Ag+,C^+混合氨溶液于4(TC，强力搅拌下以60ml/h 的速度滴加到混合溶液中合成花瓣状或片状纳米HAP复合粉体，加料结束 后，得到Ag/Cu/HAP复合粉体悬浮液；4) 最后，将Ag/Cu/HAP悬浮液在搅拌下水浴加热至10(TC，并维持3h， 然后，在45-C水浴中静置32h，此后，真空过滤和100'C干燥21h，随炉冷 却至室温，可得到蓬松的花瓣状或片^IMg/Cu/HAP复合粉体。实施例5:1)首先，取硝酸钙(Ca(N03)2)和磷酸氢二铵((NH4)2HP04)分别 溶于水中配制成0.1mol/L的溶液，并按Ca(N03)2: (NH4)2HP04为1.67的体积 比混合，以硝酸(HN03)调节酸度至混合溶液澄清透明；2) 然后，按l: 1的质量比将水与质量浓度为25%的氨水混合得氨水溶 液，取上述澄清透明的混合溶液总体积的0.13倍的氨水溶液，将AgN03和 Cu(N03)2—起加入到所制得的氨水溶液中，其浓度分别控制在0.008mol/L;3) 其次，将得到的Ag+,Ci^+混合氨溶液于4(TC,强力搅拌下以60ml/h 的速度滴加到混合溶液中合成花瓣状或片状纳米HAP复合粉体，加料结束 后，得到Ag/Cu/HAP复合粉体悬浮液；4) 最后，将Ag/Cu/HAP悬浮液在搅拌下水浴加热至96t:，并维持3.5h， 然后，在50。C水浴中静置28h，此后，真空过滤和10(TC干燥23h，随炉冷 却至室温，可得到蓬松的花瓣状或片状Ag/Cu/HAP复合粉体。本发明制备中，掺杂离子在溶液状态下缓慢加入合成系统，掺杂均匀； 在合成中银离子、铜离子均以氨合络离子的形成存在反应溶液中，加料完 毕在搅拌下7jC浴加热至95-100°C，并维持3-5h，主要作用是挥发除去溶 液中的氨，使两种掺杂离子从络离子中释放出来，通过发生水解形成沉淀 或通过离子交换使其完全进入到纳米HAP复合粉体中；合成中将银、铜 的氨溶液加入到酸性的钙、磷前体溶液中是合成花瓣状HAP复合粉体的 关键步骤之一，加料次序不可颠倒，否则，将得到针状晶体。本发明显著特点是在不加入模板剂的条件下合成出花瓣状的银铜掺 杂纳米HAP复合粉体，具有抗菌性，掺杂均匀，反应结束后通过升温搅 拌使掺杂离子完全进入产品中，掺杂量易于控制。图1的结果表明，IO(TC烘干所得产品为厚20-50nm，面积为 500x500-1000nm 30(TC处理2h，花瓣展开成树叶状。以纯HAP为参照， 含银1%、铜0.5%的Ag/Cu/HAP纳米复合粉体，其最小抑菌浓度为 3000ppm。
权利要求
1、抗抑菌性花瓣状或片状Ag/Cu/HAP纳米复合粉体的制备方法，其特征在于1)首先，取硝酸钙(Ca(NO3)2)和磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)分别溶于水中配制成0.1mol/L的溶液，并按Ca(NO3)2∶(NH4)2HPO4为1.67的体积比混合，以硝酸(HNO3)调节酸度至混合溶液澄清透明；2)然后，按1∶1的质量比将水与质量浓度为25％的氨水混合得氨水溶液，取上述澄清透明的混合溶液总体积的0.1-0.2倍的氨水溶液，将AgNO3和Cu(NO3)2一起加入到所制得的氨水溶液中，其浓度分别控制在0.001～0.01mol/L；3)其次，将得到的Ag+，Cu2+混合氨溶液于40℃，强力搅拌下以60ml/h的速度滴加到混合溶液中合成花瓣状或片状纳米HAP复合粉体，加料结束后，得到Ag/Cu/HAP复合粉体悬浮液；4)最后，将Ag/Cu/HAP悬浮液在搅拌下水浴加热至95-100℃，并维持3-5h，然后，在40℃-60℃水浴中静置24-36h，此后，真空过滤和100℃干燥20-24h，随炉冷却至室温，可得到蓬松的花瓣状或片状Ag/Cu/HAP复合粉体。
全文摘要
抗抑菌性花瓣状或片状Ag/Cu/HAP纳米复合粉体的制备方法，采用共沉淀水解法将抗抑菌性最强的Ag<sup>+</sup>和Cu<sup>2+</sup>掺入HAP中，制备出花瓣状晶体，不仅操作简单，而且，掺杂均匀、完全；以此为原料与高分子物质形成复合材料，该复合材料制成的植入体具有强的抗抑菌性，且抗菌广谱、持久；由于掺杂离子为过渡元素的离子，与高分子物质复合，其化学结合力强；由于具有花瓣状晶体形貌，有利于细胞的附着和繁殖，因而具有良好的生物相容性。
文档编号A61L27/40GK101327340SQ200810150320
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者徐可为, 辉 杨 申请人:西安交通大学