本发明属于生物材料制备，具体涉及一种纳米球形β-磷酸三钙(β-tcp)的制备方法。
背景技术：
1、磷酸钙是人体骨骼的主要成分，其中β-tcp是磷酸三钙的低温相，具有良好的生物降解性、生物相容性和骨诱导能力，降解后产生较多矿化成骨需要的钙离子和磷离子，可以通过新陈代谢的方式运输到骨缺损部位，促使新骨的形成，因而特别适于作为支架材料和用于骨修复的药物缓释载体。
2、β-tcp的合成方法主要区分为固相法和液相法，固相法通常使用cahpo4·2h2o和caco3或ca(oh)2为原料，反应温度高于900℃，于固相下制备β-tcp粉体。该法可以获得结晶完整、符合化学计量的粉体，但要求较高的反应温度和较长的反应时间，而且所得粉体烧结性能差，晶粒粗，组成不均匀，容易混有杂质相。制备的产物需研磨处理，其过程费时且容易造成污染。此方法在生物材料领域使用较少。液相法主要分为化学共沉淀法、水热反应法和溶胶-凝胶法等，化学共沉淀法通常以ca(no3)2·4h2o或ca(oh)2为钙源，以(nh4)2hpo4或h3po4为磷源，溶解后在一定ph下搅拌混合，溶液中所得沉淀为缺钙型羟基磷灰石(cdha)。沉淀产物经陈化、洗涤、过滤后高温煅烧，得到β-tcp。化学沉淀法操作简单，不需要昂贵仪器，成本低廉，但制备样品的粒径不易控制且易团聚；水热反应法可以获得结晶度较高的固体，但反应过程需要高温高压条件，且产量较低；溶胶-凝胶法可在室温条件下制备高纯度的、ca/p摩尔比接近化学计量值的纳米级β-tcp，但其制备时间较长，需要7～8天。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种制备粒径均匀的纳米球形β-tcp粉体的方法。本发明方法使用表面活性剂和溶剂辅助超声法制备纳米β-磷酸三钙，表面活性剂可以有效控制所合成纳米β-tcp材料的形貌，有助于得到表面均匀的球形粉体；通过添加溶剂促使水分子与钙磷离子之间形成微小的可溶化合物，此化合物可参与初期的合成，使反应更充分，而且新生成的β-tcp不易沉淀，能减小产物的积聚；超声场提供了纳米晶体所需的成核生长微环境，有助于加速反应和得到粒径均匀的纳米级粉体，且在超声能量作用下β-tcp粉体的分散性将会得到提高。本发明通过在反应体系中加入适量表面活性剂对其表面进行修饰改性，加入适量的溶剂减小产物的积聚，并置于特定的超声场环境中进行反应，制备出粒径均匀的纳米级球形β-tcp粉体。该工艺简单、可重复性好，可得到纯度高、粒径均匀、分散性好的纳米级球形β-tcp粉体。
2、本发明另一目的在于提供上述方法制备的纳米球形β-tcp粉体。
3、本发明的目的通过下述方案实现：
4、一种纳米球形β-磷酸三钙的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)将钙源或磷源分别加入表面活性剂、有机溶剂与水形成的混合溶液中，搅拌均匀得混合溶液；
6、(2)在超声环境中将磷源滴加到钙源溶液中，边滴加边搅拌，使用氨水调节溶液ph值；
7、(3)滴加反应结束后，继续搅拌使溶液充分混合均匀，静置分层；
8、(4)将上述固体经分离、洗涤、干燥、焙烧，得到目标产物β-磷酸三钙粉体。
9、步骤(1)中所述钙源为本领域常规使用的钙源即可，如四水硝酸钙、氯化钙、氢氧化钙、碳酸钙、氧化钙、醋酸钙等。
10、步骤(1)中所述磷源为本领域常规使用的磷源即可，如磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸、磷酸三钠等。
11、步骤(1)中所述表面活性剂可以是十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、月桂醇硫酸钠、十二烷基二甲基甜菜碱等物质。
12、步骤(1)中所述的有机溶剂选自三丙二醇、1,2,3-己三醇、2-甲基-1,3-丙二醇中的任意一种；表面活性剂的添加量为1％-40％，有机溶剂的添加量为20％-50％。
13、步骤(1)中所述钙源与磷源的投料摩尔比为1.5，配制溶液浓度比也为1.5。
14、步骤(1)中所述氨水调节溶液ph值至6.4-9。
15、步骤(2)中所述超声时间为4-6h。
16、步骤(2)中所述超声频率为30-50khz。
17、步骤(2)中所述磷源滴入速度为1.5-2.5ml/min。
18、步骤(2)中所述搅拌速度控制在200-700rpm。
19、步骤(3)中所述控制反应搅拌时间4-6h，使溶液反应更均匀。
20、步骤(3)中所述反应后静置时间控制12h。
21、步骤(4)中所述分离方式优选为离心分离。
22、步骤(4)中所述洗涤方式优选为去离子水和无水乙醇交替洗涤。
23、步骤(4)中所述干燥方式为常压条件下120℃干燥12h。
24、步骤(4)中所述焙烧方式为马弗炉设置温度900℃，焙烧时间为3h。
25、本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
26、(1)本发明采用液相反应，通过添加特定比例的表面活性剂，实现了对纳米β-tcp材料的形貌的控制，有助于得到表面均匀的球形粉体；
27、(2)本发明通过加入特定比例的有机溶剂(具体为三丙二醇、1,2,3-己三醇、2-甲基-1,3-丙二醇)，促使水分子与钙磷离子之间形成微小的可溶化合物，使反应更充分，且能减小产物的积聚；
28、(3)本发明利用特定的超声场为纳米晶体提供成核生长微环境，有助于加速反应和得到粒径均匀的纳米级粉体，且能够提高β-tcp粉体的分散性；
29、(4)本发明方法工艺简单，可重复性好，克服了一般化学沉淀法制备样品粒径不均匀、易团聚的缺点，可得到纯度高、粒径均匀、分散性好的纳米级球形β-tcp粉体；且成本较低、过程易控制，易于产业化。
1.一种纳米球形β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的纳米球形β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，步骤(1)中钙源包括四水硝酸钙、氯化钙、氢氧化钙、碳酸钙、氧化钙、醋酸钙中的任意一种；
3.根据权利要求1所述的一种纳米球形β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，步骤(1)中表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、月桂醇硫酸钠、十二烷基二甲基甜菜碱中的任意一种；
4.根据权利要求1所述的一种纳米球形β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的钙源与磷源的投料摩尔比为1.5。
5.根据权利要求1所述的一种纳米球形β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，步骤(1)中利用氨水调节溶液ph值至6.4-9.0。
6.根据权利要求1所述的一种纳米球形β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的超声时间为4-6h，超声频率为30-50khz。
7.根据权利要求1所述的一种纳米球形β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的磷源滴入速度为1.5-2.5ml/min，搅拌速度控制在200-700rpm。
8.根据权利要求1所述的一种纳米球形β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，步骤(3)中控制反应搅拌时间4-6h后静置分层。
9.根据权利要求1所述的一种纳米球形β-磷酸三钙的制备方法，其特征在于，步骤(4)中分离方式采用离心分离，洗涤方式采用去离子水和无水乙醇分别洗涤，干燥方式采用常压条件下120℃干燥12h，焙烧温度采用900℃，焙烧时间为3h。
10.根据权利要求1-9所述方法制备得到的一种纳米球形β-磷酸三钙，其特征在于，所述β-磷酸三钙为纳米级球形。