[发明专利]透析分离纯化法制备钙磷生物材料的生产装置

说明书

技术领域

本发明属于生物医学材料领域，具体涉及一种透析分离纯化法制备钙磷生物材料的生产装置及其操作方法。

背景技术

纳米钙磷生物材料(nano-apatite)，主要包括纳米羟基磷灰石、纳米氟取代磷灰石及其掺杂锶，锌等改性生物材料。它们与人类自然骨中的主要无机成分类似，可用作硬组织修复和替代材料，具有良好的生物相容性和生物活性。此外，钙磷生物材料还可用于生物活性物质(氨基酸、多肽、蛋白质等)的分离和生物催化剂载体；在普通合成的生物材料中添加少量纳米羟基磷灰石可显著改善材料对成骨细胞的粘附和增殖能力，促进新骨形成。由于这些材料优异的理化和生物学性能，纳米钙磷生物材料的合成与应用一直是国内外生物医学材料领域的研究热点和重要课题之一。

然而目前，钙磷生物材料的合成制备方法都仅限于实验室的少量合成，不具备规模化生产能力。其原因是材料合成制备过程需要烦琐的人工操作、产物从合成到提纯之间工序不衔接，必需由人工操作完成。在提纯时，由于传统水洗抽滤采用死端过滤方式，滤饼增厚太快，故每次只能进行少量物料的处理，同样的操作要反复进行，直到产物处理完毕。在离心操作中，由于纳米颗粒沉降慢，故需要使用高速甚至超高速离心机，设备昂贵，功耗巨大，设备操作的技术水平要求较高。上述几点限制了钙磷生物材料的规模化生产。

中国发明专利申请公开说明书200610018593X公开了一种用于纳米钙磷生物材料制备的分离提纯工艺——透析分离纯化法工艺，克服了上述常规制备纳米磷灰石中水洗抽滤过程的诸多缺陷，可制备纳米钙磷生物陶瓷未烧结粉体，粒度为50～200nm，可以方便地实现自动化和连续化操作。但是目前透析分离纯化法制备纳米磷灰石工艺只限于实验室研究，尚缺乏与之对应的生产工艺装置和配套的工艺操作流程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钙磷生物材料的生产装置。采用该装置可实现钙磷生物材料的连续性规模化生产，产品纯度高、回收率高；生产过程中产物不发生团聚现象；设备自动化程度高、操作简便、能耗低。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种透析分离纯化法制备钙磷生物材料的生产装置，该装置由合成制备系统和分离纯化系统两个主要部分构成，包括一台具备温度反馈调节和pH自动调整的反应设备，一组用于去除初始产物中杂质离子的透析分离提纯模块，以及压力可调的传输泵，配套的阀门、压力表和流量计等装置。所述的透析分离提纯模块由一个或多个固定规格的标准型纯化组件组成，一方面可以根据反应体系的浓度高低或者需要去除的杂质种类选择构建串联多次纯化模块，另一方面可以根据产量的多少选择构建并联多通道透析分离提纯模块，进一步地，可以将这两种连接方式结合起来，采用混合连接方式构建透析分离提纯模块。模块的组建方式灵活，可根据具体生产情况自主设计模块的构建方式和规模。

本发明的透析分离纯化法制备钙磷生物材料的生产装置(参见附图1)，该装置包括合成反应设备1，透析分离提纯模块2，纯水箱4、产品收集箱5、废液箱6、化学清洗液箱7、I清洗液收集箱8-1、II清洗液收集箱18-2、反应产物传输泵9，纯水传输泵10化学清洗液传输泵11、流量计、压力表及连接上述各设备管道。合成反应设备1，反应产物传输泵9，反应产物管道30，透析分离提纯模块2，产品收集管道31和产品收集箱5构成一个通路；纯水箱4，纯水传输泵10，纯水总管32，透析分离提纯模块2，废液收集管道33和废液箱6构成一个通路。反应产物和洗涤用纯水通过两条通路在透析分离提纯模块2中的标准型纯化组件3中形成流动透析；化学清洗液箱7，化学清洗液传输泵11，I化学清洗管道34和II化学清洗管道34-1从两条管路分别通向透析分离提纯模块2，对透析分离提纯模块2进行清洗。

本发明中的合成反应设备1具备温度反馈调节和pH自动调整装置。透析分离提纯模块2由一个或多个固定规格的标准型纯化组件3组成，多个标准型纯化组件3之间串联连接、或者并联连接，或者串并联混合连接。每个标准型纯化组件3的主体部分形状为圆柱体，长度范围是500～1500毫米，直径范围是50～250毫米。每个标准型纯化组件3的截留分子量相同或不相同，故去除杂质的粒径范围相同或者不相同。使用多个标准型纯化组件3串联连接工作时，在不同串联级别选用不同纯化参数的组件，按粒径尺寸从小到大依次除去产物中的杂质。每个标准型纯化组件竖直安装在不锈钢支架上，外壳上有四个管接口，进料口位于下端，产物出口位于上端，洗涤水进水口位于上端侧部，洗涤水出水口位于下端侧部。每个标准型纯化组件3内初始反应产物原液和洗涤用纯水的流动方式为错流。