[发明专利]异硫氰酸荧光素标记的钙磷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，具体涉及异硫氰酸荧光素共价标记的钙磷 材料及其制备方法。

背景技术

人工骨、齿科钙磷材料，如β-磷酸三钙、羟基磷灰石、生物活性玻璃 等，由于其主要成分与天然骨、齿的无机成分相近，植入生物体后可起到 支架作用，并能诱导新骨生长。目前，钙磷材料已在矫形外科、齿科临床 上获得广泛应用。

人工合成的纳米羟基磷灰石是一种优良的硬组织替代材料，其纳米结 晶与胶原、骨生长因子等制备的复合生物活性骨修复材料兼有骨传导和骨 诱导的作用，可提高骨植入材料的成骨能力。此外，纳米羟基磷灰石还具 有一些特别的性能，例如对一些肿瘤细胞的生长具有抑制作用；还可作为 药物缓释材料如抗生素、核酸类药物的载体等。β-磷酸三钙亦被认为理想 的骨组织修复材料。用磷酸钙制成的多孔支架不仅有利于组织长入，还能 与骨诱导物质如骨形态发生蛋白等活性体基质形成生物活性复合材料，能 促进新骨的形成。

在研究钙磷材料的生物相容性及其与细胞的相互作用时，其在细胞内 的定位一直是研究的难点，如何方便实现对钙磷材料进行示踪亟待解决。 目前已有的研究方法是对纳米粒子进行生物标记，例如将近红外量子点与 钙磷材料复合(近红外荧光量子点标记的羟基磷石灰及其制备方法和应用， 专利号：200510025590.4)或者利用羟基磷灰石的强吸附作用将异硫氰酸 荧光素吸附到颗粒表面(一种羟基磷灰石进行荧光标记的方法，专利号： 200810162190.1)。但量子点的生物相容性有待进一步研究；而物理吸附作 用是可逆的，相互吸附的羟基磷灰石材料和异硫氰酸荧光素之间结合作用 力小，易脱标，难以适用于复杂体内环境，也不利于标记钙磷材料的保存。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题而提供一种共价结合异硫氰酸荧光素的 钙磷材料及其制备方法，该方法合成的材料荧光强度高，化学性质稳定， 生物相容性好，适用于复杂的体内环境，能对细胞内的钙磷材料进行示踪， 有利于研究材料的生物相容性及与细胞之间的相互作用。

本发明所采用的技术方案是：

一种异硫氰酸荧光素标记的钙磷材料，钙磷材料与异硫氰酸荧光素通 过氨基硅烷偶联剂共价结合，硅烷偶联剂与材料表面形成硅-氧-磷 (Si-O-P)共价键，偶联剂中的氨基基团与荧光素中异硫氰根共价结合， 形成稳定的荧光标记的钙磷材料。

优选地，所述钙磷材料为α-磷酸三钙(α-TCP)、β-磷酸三钙(β -TCP)、磷酸四钙或者羟基磷灰石(HA)，以及元素掺杂钙磷材料，

优选地，所述的元素掺杂钙磷材料为晶格中钙元素被取代的含镁、锶、 镧系元素、铁、镍、铜、银、锌羟基磷灰石，晶格中羟基被取代的含氟、 氯羟基磷灰石，以及晶格中磷酸根被取代的含碳酸根、硅羟基磷灰石。

优选地，所述氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基 三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)- γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、 N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅 烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、二乙烯三氨丙 基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨丙基三乙氧基硅烷或者二乙烯三氨丙基甲基 二甲氧基硅烷。

异硫氰酸荧光素标记的钙磷材料的制备方法，该制备方法的具体步骤 为：

(1)在持续搅拌下将钙磷材料粉末加入非质子类反应介质中，钙磷材 料粉末悬浮分散均匀后在反应体系中加入氨基硅烷偶联剂，继续反应6～24 小时，所述氨基硅烷偶联剂的用量为钙磷材料用量的0.1～5.0wt％；

(2)用水和/或醇洗涤，除去未反应的硅烷偶联剂，干燥；

(3)将氨基硅烷偶联剂改性的钙磷材料粉末分散于极性反应介质中， 搅拌10～60分钟后加入异硫氰酸荧光素醇溶液，继续反应1～10小时，优 选3～5小时，所述异硫氰酸荧光素的用量为改性钙磷材料用量的0.1～ 5.0wt％；

(4)用水和/或醇离心洗涤或透析除去游离的异硫氰酸荧光素，干燥， 得到最终产品。

优选地，所述非质子类反应介质为苯、甲苯、二甲苯、N，N-二甲基甲 酰胺、四氯化碳、乙醚或者丙酮。