专利名称：天然高纯度纳米羟基磷灰石浸取工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种天然高纯度纳米羟基磷灰石生物材料的浸取工艺，属于生物医学材料的制备领域。
背景技术：
牛、猪、羊等哺乳动物骨骼中，羟基磷灰石含量达到50 60%。这种天然羟基磷灰石在生物体中以非常精细的晶体结构形式存在。这种晶体结构形式为一种弱结晶、不规则、片状形态，厚度5-10nm，长度10-50nm，为一种天然纳米结构。其钙含量为37. 5% 38.0%，磷含量为15. 5 19.0%，这种合适的钙/磷比决定了其表面良好的化学性能。这种结晶方式是组织器官的良好性能的物质基础，很难化学合成方法在体外被复制，因此，如果能提取高纯度的天然羟基磷灰石并保持其基本晶体结构不被破坏，就将得到一种更接近骨生物学性能的基础生物材料。试验证实，这种晶体结构更适合成骨细胞以及破骨细胞的生长。
牛、猪、羊等骨骼容易得到，来源丰富，其无机成分以及天然骨小梁结构与人体骨骼相当接近，因此作为骨移植材料长期以来一直为人们所重视。但其有机成分(蛋白、胶原等) 一直给骨移植带来困扰，例如生物相容性造成的排异反应、朊蛋白引起的疯牛病等。去除这些有机成分而保留较好的骨小梁结构就能得到更好的骨移植材料。
传统获得动物骨的高纯度无机成分的方法一般都是通过煅烧。煅烧温度一般要到60(TC以上。在这种温度下羟基磷灰石晶体会发生广泛的再结晶过程，形成粗糙的大颗粒晶体结构，严重破坏天然状态下羟基磷灰石精细的弱结晶结构，使其丧失生物学物质基础。在这种粗糙大颗粒晶体表面，成骨细胞以及破骨细胞很难形成新骨形成以及无机骨吸收这样的动态平衡。
此外，以前一些脱脂脱蛋白骨的方法，只是部分出去有机成分，大部分胶原成分以及少量蛋白成分依然存在，无法获得高纯度羟基磷灰石成分。
还有一些方法用碱液将动物骨完全融解，在通过结晶方法提取骨结晶物。这种方法基本上完全破坏了羟基磷灰石晶体结构，得到的结晶物成分完全丧失了天然骨小梁支架结构。
天然高纯度的羟基磷灰石不仅能直接作为骨的移植材料，还可以作为良好的吸附剂、缓释载体等，与有机大分子结构，如胶原、功能蛋白或者抗生素等再复合，形成新型的生物材料。也可以作为食品、化妆品添加剂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种天然高纯度纳米羟基磷灰石的制备方法。通过这种浸取工艺，不仅解决煅烧造成的再结晶问题，同时彻底去除有机质成分，达到高纯度的要求，而且还能保留部分骨小梁结构。
浸取工艺是用溶剂浸渍固体混合物分离可溶组分及残渣的单元操作，又称固液萃取。本发明浸取所处理的物料是经过前期处理的牛、猪、羊的骨骼。采用物理浸取、化学浸取多种的方法交替，通过单纯的溶质溶解过程，以及特定条件下以及特定溶剂中化学反应将骨中所含有的有机成分溶解，回收残渣，即可获得纯度较高的天然羟基磷灰石，所用的溶剂有水、醇、酮、氨或胺等其他有机溶剂。在浸取过程中，调整控制温度，沸水反复清洗，保证天然羟基磷灰石纯度以及纳米晶体的特征。
具体工艺操作如下1、 物料的前期处理
取新鲜牛、猪、羊等动物股骨，彻底剥离软组织，将股骨两端松质骨以及 股骨干皮质骨分开处理。将动物骨切割成8 — 20mm规格的小骨块。在高压罐中， IO(TC， 5—10kg压力下，煮沸2小时，进行初步熟化脱脂。60 — 80。C干燥箱中 干燥8 — 10小时，室温下，放置24小时。
也可以采用化学脱脂法。将骨块浸泡于30%过氧化氢溶液中48小时，24 小时更换新的过氧化氢一次，流水冲洗，去除软组织，放入乙醚中脱脂24小时。
2、 浸取法分离骨中有机物质
将前期处理好的物料放入索氏萃取器中，加入甲苯循环提取24小时。分离 回收物料残渣，用流水冲洗3次，常温干燥，再用乙醇浸泡24小时，去除有机 溶剂。
二次固液萃取工艺。将物料残渣放入索氏萃取器中，加入乙二胺和水(85: 15)的共沸混合物中，加温共沸循环萃取5 8天，中间可以根据情况更换数次 共沸混合物，直到溶剂颜色无明显变化，无有机物质萃取为止。
也可以根据情况采用超声波或者离心萃取器进行固液萃取。
3、 粗洗工艺
将物料残渣取出后用IO(TC热水进行粗洗三次，每次清洗时间为4小时，清 洗完一次用离心机甩干、干燥后再次换热水清洗。沸水反复清洗可以保证有机 溶剂以及溶解物质彻底清除，同时也能保证天然羟基磷灰石晶体结构。
根据物料量，必要时可以再次重复上述固液萃取过程。
4、 精洗工艺
用去离子水流动冲洗，流速1L/小时，流水冲洗物料残渣至少三天，直至无有机溶剂被检测出。
5、 干燥工艺
将物料残渣在15(TC烤箱中干燥，然后加温到250 300'C进一步干燥20小 时。从而获得高纯度天然羟基磷灰石颗粒。通过这种干燥方法可以进一步去除 残留及其少量的有机物质，提高羟基磷灰石纯度。
6、 粉碎
根据产品规格型号进行粉碎。 一般可以磨成0.2 2ram左右颗粒，用于骨填 充。也可以用胶体磨等将其磨成更细颗粒用于复合胶原、纤维素等有机大分子， 重新构架新的生物植入材料。
7、 分装灭菌
根据骨质来源、颗粒尺寸、重量，分装聚乙烯瓶中，Y射线辐射灭菌。
具体实施例方式
通过以下实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在 不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员 容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
选取新鲜1岁龄牛股骨，去除软组织，并将股骨两端松质骨和股骨干皮质 骨分别处理。将皮质骨切割成lcmX lcm大小骨块，松质骨切割成1. 5cmX 1. 5cm 大小骨块。在高压罐中，IO(TC, 5 — 10kg压力下，煮沸2小时，进行初步熟化 脱脂。60—8(TC干燥箱中干燥8—10小时，室温下，放置24小时。
将前期处理好的物料放入索氏萃取器中，加入甲苯循环提取24小时。分离 回收物料残渣，流水冲洗，常温干燥，再用乙醇浸泡24小时，去除有机溶剂。取2000g脱脂骨块，置入索氏萃取器中，加入1000ml 99%乙二胺和150ml 去离子水。重复混合。加温共沸萃取，开始3天每天更换共沸混合液1次，液 体颜色逐渐由暗红变淡，第4、 5天溶剂颜色没有变化。。
将物料残渣取出后用IO(TC热水进行粗洗三次，每次清洗时间为4小时，清 洗完一次用离心机甩干，常温干燥后再次换热水清洗。用去离子水，流速1L/ 小时，流水冲洗物料残渣5天，至无有机溶剂被检测出。
将物料残渣在150。C烤箱中干燥，然后加温到250 300'C进一步干燥20小 时。获得高纯度天然羟基磷灰石颗粒。将颗粒产品磨成0.2 2mm左右小颗粒， 并包装灭菌。
实施例2
将实施例1中的成品颗粒进行检测。检测包括X-射线衍射分析、扫描电镜、 纯度测定等。
样品X—射线衍射分析其主要成份为较纯的羟基磷灰石。扫描电镜下可以观 察到羟基磷灰石晶体结构为不规则、片状形态，厚度5-10nm，长度10-50nm， 完全符合新鲜骨的羟基磷灰石晶体结构，此外，电镜下没有发现有机物残留。
纯度测定是通过总氮以及羟脯氨酸分析来判定。蛋白含量〈0.06%，胶原 含量〈0. 05%。
权利要求
1、一种天然高纯度纳米羟基磷灰石生物材料的浸取工艺。这种羟基磷灰石保持其基本晶体结构不被破坏，是一种更接近骨生物学性能的基础生物材料，这种晶体结构更适合成骨细胞以及破骨细胞的生长。浸取工艺中采用物理浸取、化学浸取多种的方法交替，通过单纯的溶质溶解过程，以及特定条件下以及特定溶剂中化学反应将骨中所含有的有机成分溶解，所用的溶剂有水、醇、酮、氨或胺等其他有机溶剂。在浸取过程中，调整控制温度，沸水反复清洗，保证天然羟基磷灰石纯度以及纳米晶体特征。其工艺包括浸取前期的处理方法、浸取工艺、水洗工艺以及干燥工艺等。
2、 根据权利要求1所述的天然高纯度纳米羟基磷灰石的浸取工艺前期处理方法， 其特征包括骨块的处理(皮质骨松质骨分开处理)，5—10kg压力IOO'C水煮熟 化脱脂方法。
3、 根据权利要求l所述的天然高纯度纳米羟基磷灰石的浸取工艺，其特征是采 用索氏萃取器，加入甲苯循环提取24小时。分离回收物料残渣，用流水冲洗3 次，常温干燥，乙醇浸泡24小时，去除有机溶剂。
4、 根据权利要求l所述的天然高纯度纳米羟基磷灰石的浸取工艺，其特征是采 用二次固液萃取工艺或者多次固液萃取工艺。
5、 根据权利要求4所述的二次或者多次固液萃取工艺，其特征为索氏萃取器加 入乙二胺和水(85: 15)的共沸混合物中，加温共沸循环萃取5 8天，中间可 以根据情况更换数次共沸混合物，直到溶剂颜色无明显变化，无有机物质萃取 为止。
6、 根据权利要求1所述的天然高纯度纳米羟基磷灰石的浸取工艺，采用粗洗和 精洗工艺保证制备的羟基磷灰石纯度以及晶体结构。
7、 根据权利要求6所述的粗洗工艺，其特征在于IO(TC热水进行粗洗三次，每次清洗时间为4小时，清洗完一次用离心机甩干、干燥后再次换热水清洗。沸 水反复清洗可以保证有机溶剂以及溶解物质彻底清除，同时也能保证天然羟基 磷灰石晶体结构。
8、 根据权利要求6所述的精洗工艺，其特征是用去离子水流动冲洗，流速1L/ 小时，流水冲洗物料残渣至少三天，直至无有机溶剂被检测出。
9、 根据权利要求l所述的天然高纯度纳米羟基磷灰石的浸取工艺，其运用的干 燥工艺特征是150'C烤箱中干燥，然后加温到250 30(TC进一步干燥20小时。 从而获得高纯度天然羟基磷灰石颗粒。通过这种干燥方法可以进一步去除残留 及其少量的有机物质，提高羟基磷灰石纯度。
全文摘要
本发明涉及一种天然高纯度纳米羟基磷灰石生物材料的浸取工艺。这种羟基磷灰石保持其基本晶体结构不被破坏，是一种更接近骨生物学性能的基础生物材料，这种晶体结构更适合成骨细胞以及破骨细胞的生长。浸取工艺中采用物理浸取、化学浸取多种的方法交替，通过单纯的溶质溶解过程，以及特定条件下以及特定溶剂中化学反应将骨中所含有的有机成分溶解，所用的溶剂有水、醇、酮、氨或胺等其他有机溶剂。在浸取过程中，调整控制温度，沸水反复清洗，保证天然羟基磷灰石纯度以及纳米晶体特征。
文档编号C01B25/00GK101462707SQ20071030217
公开日2009年6月24日 申请日期2007年12月18日 优先权日2007年12月18日
发明者炜 孙 申请人:炜 孙