一种棒状载铈羟基磷灰石及其制备方法与应用

本发明实施例涉及口腔医疗，具体涉及一种棒状载铈羟基磷灰石及其制备方法与应用。

背景技术：

1、羟基磷灰石(hydroxyapatite，hap)是一种有巨大应用潜力的生物医学材料，在口腔修复材料中占有重要地位。羟基磷灰石与人体的硬组织材料(如牙齿、骨头等)的无机质成分和晶体结构上有一定的相似性，且具有良好的生物活性和生物相容性，在植入人体后能诱导组织在其表面生长，并与骨组织形成良好的结合，具有骨传导性和亲骨性，惰性且无毒，不会引起炎症和免疫排斥反应。尽管羟基磷灰石有良好的生物相容性和生物活性，但其本身缺乏抗菌性能，这严重限制了羟基磷灰石的应用范围。

2、羟基磷灰石晶体结构中的ca2+和oh-围成的柱状体结构形成了一个平行于c轴的离子通道，很容易吸附各种金属离子，甚至会取代晶体内的ca2+，从而形成更复杂的结构。因此金属离子掺杂是一种良好的羟基磷灰石改性方法，通过对羟基磷灰石进行掺杂改性，可以改善纯相羟基磷灰石材料的生物学性能。

技术实现思路

1、本申请是基于发明人的如下认识所作出的：

2、铈(cerium，ce)属于第iii副族镧系元素(原子序数58)，是存在于地壳中最丰富的稀土金属。铈主要存在两种价态，ce4+和ce3+之间可以快速转换，兼具氧化和还原作用的双重特性，近年来在合金、荧光、磁性、催化以及生物医学等多个领域成为研究关注的热点，尤其在医学生物材料方面，越来越多研究表明含铈复合材料具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌以及神经保护等作用，这些作用通过模拟天然酶活性、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制异常血管生长、破坏细菌细胞壁细胞膜、清除活性氧等作用机制来实现。

3、由于羟基磷灰石本身具有很好的生物相容性，再加上铈特殊生物学性能，将羟基磷灰石和铈结合得到的载铈羟基磷灰石不但拥有特殊的物理化学性能，还可以使其成为一种用途广泛的抗菌材料。目前，载铈羟基磷灰石一般采用共沉淀法制备得到，但申请人发现，共沉淀法制备的载铈羟基磷灰石存在一定的缺陷，例如，沉淀剂的加入可能会使局部浓度过高，产生团聚或组成不够均匀，不利于铈进入到羟基磷灰石晶格中；在钙离子和铈离子沉淀过程中，形成稳定的磷酸铈，从而失去活性中心ce4+和ce3+之间的可逆转换，使得材料的抗菌性能降低；此外，采用共沉淀法获得具有特殊形貌的载铈羟基磷灰石的条件比较苛刻；操作过程中可能需要使用有毒有害的有机模板剂，不利于材料临床应用。

4、为此，本发明对载铈羟基磷灰石的制备方法进行深入研究，先通过水热法得到棒状羟基磷灰石，再通过浸渍法负载铈离子得到棒状载铈羟基磷灰石。一方面，明胶用量可以有效调控羟基磷灰石的形貌结构；另一方面，浸渍法可以保护棒状羟基磷灰石在载铈过程中形貌不被破坏，通过采用特殊的升温程序进行干燥，避免升温过快使得铈盐析出，有利于铈离子均匀浸入羟基磷灰石孔道内部。本发明提供的平行排列的棒状载铈羟基磷灰石与牙体中平行排列的羟基磷灰石相类似，兼具有优异的抗菌性能和生物活性，在口腔牙釉质修复、牙釉质矿化再生、生物活性涂层等领域具有潜在的应用前景。

5、为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

6、根据本发明实施例的第一方面，本发明提供一种棒状载铈羟基磷灰石的制备方法，所述方法包括：

7、含钙源和明胶的水溶液与含磷源和尿素的水溶液在不锈钢高压釜中进行水热反应，之后经抽滤，洗涤，烘干，得到棒状羟基磷灰石；

8、将棒状羟基磷灰石添加到含铈源的水溶液中，搅拌均匀，干燥，当材料表面的水分完全去除时，进行高温煅烧，得到所述棒状载铈羟基磷灰石。

9、进一步地，所述含钙源和明胶的水溶液中，钙源浓度为10～50mmol/l，明胶浓度为1～20g/l，所述钙源选自氯化钙、硝酸钙、氢氧化钙中的一种或多种；

10、所述含磷源和尿素的水溶液中，磷源浓度为10～50mmol/l，尿素浓度为5～200mmol/l，所述磷源选自磷酸、磷酸三钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二氨中的一种或多种；

11、所述含钙源和明胶的水溶液与含磷源和尿素的水溶液的体积比为1：(1～3)。

12、进一步地，所述水热反应的温度为100～300℃，时间为6～48h；

13、所述烘干的温度为40～100℃，时间为4～12h。

14、进一步地，所述含铈源的水溶液中，铈源浓度为2～200mmol/l，所述铈源为硝酸铈(iii)或氯化铈(iii)；

15、所述棒状羟基磷灰石与含铈的水溶液的质量体积比为1：(5～7)。

16、进一步地，所述干燥的程序为：依次在温度40℃、50℃、60℃、70℃、80℃下进行干燥，且每一温度保持1～2h。

17、进一步地，所述高温煅烧的条件为：以速率1～10℃/min升温至350～550℃，并保持2～12h。

18、进一步地，所述棒状载铈羟基磷灰石的形貌整体呈簇形结构，所述簇形结构的长度为5～50μm，并由平行排列的直径为100～500nm的棒状羟基磷灰石晶体组成。

19、根据本发明实施例的第二方面，本发明提供一种棒状载铈羟基磷灰石，其由如上任一项所述的制备方法制得。

20、根据本发明实施例的第三方面，本发明提供如上所述的棒状载铈羟基磷灰石在口腔牙釉质修复、牙釉质矿化再生或生物活性涂层中的应用。

21、本发明实施例具有如下优点：

22、1)本发明提供的棒状载铈羟基磷灰石抗菌性能优，生物相容性好，生物活性高，在口腔牙釉质修复、牙釉质矿化再生、生物活性涂层等领域具有潜在的应用前景。

23、2)本发明的制备工艺简单、操作方便，易于生产。

技术特征：

1.一种棒状载铈羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的棒状载铈羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的棒状载铈羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的棒状载铈羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的棒状载铈羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的棒状载铈羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的棒状载铈羟基磷灰石的制备方法，其特征在于，

8.一种棒状载铈羟基磷灰石，其特征在于，其由权利要求1～7中任一项所述的制备方法制得。

9.权利要求8所述的棒状载铈羟基磷灰石在口腔牙釉质修复、牙釉质矿化再生或生物活性涂层中的应用。

技术总结
本发明实施例公开了一种棒状载铈羟基磷灰石及其制备方法与应用。所述方法包括：含钙源和明胶的水溶液与含磷源和尿素的水溶液在不锈钢高压釜中进行水热反应，之后经抽滤，洗涤，烘干，得到棒状羟基磷灰石；将棒状羟基磷灰石添加到含铈源的水溶液中，搅拌均匀，干燥，当材料表面的水分完全去除时，进行高温煅烧，得到所述棒状载铈羟基磷灰石。本发明提供的棒状载铈羟基磷灰石抗菌性能优，生物相容性好，生物活性高，在口腔牙釉质修复、牙釉质矿化再生、生物活性涂层等领域具有潜在的应用前景。本发明的制备工艺简单、操作方便，易于生产。

技术研发人员：张秋林,段文标,宁科功,陈建军,杨鹏
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17