[发明专利]一种中空碳酸根型羟基磷灰石的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属材料和医用材料技术领域，具体为一种中空碳酸根型羟基磷灰石的制备方法。

背景技术

碳酸根型羟基磷灰石是人体中骨、牙齿等硬组织的主要无机成分，具有优良的生物相容性、生物活性、骨传导性、无毒性和非炎性等优点，植入体内后可以促进新骨的生长，已经被广泛的应用于骨填充材料和替代材料。然而，针对骨髓炎、骨肿瘤等手术切除引起的骨缺损要求生物材料不仅能够有效地修复骨缺损，而且还应该同时具备治疗骨髓炎、骨肿瘤等疾病的功能。因此，构建具有较大比表面积的中空碳酸根型羟基磷灰石具有十分重要的意义。中空碳酸根型羟基磷灰石不仅能够有效修复骨缺损，而且还可以作为药物载体为治疗治疗骨髓炎、骨肿瘤等疾病奠定基础。

蒋锡华等（物理化学学报，2007,23(8):1281）通过以Li₂O-CaO-B₂O₃玻璃系统为前驱物，采用火焰漂浮法制备得到稳定的中空磷灰石微球。该方法是通过加入作为K₂S₂O₈为引发剂添加到含P123、甲基丙烯酸的混合溶液中而引发甲基丙烯酸聚合，再通过添加表面活性剂作为模板剂，以及CaCl₂和Na₂CO₃制备得到CaCO₃空心球，在此基础上完成HA的后续反应制备得到层状结构的中空HA。

Feng Ye（Acta Biomaterialia,2010,6(6):2212）等通过加入PEO-PPO-PEO嵌段共聚物作为诱导剂，用Ca(NO₃)₂·4H₂O作为钙源制备得到羟基磷灰石，再通过添加柠檬酸去除模板剂，最终得到中空的羟基磷灰石结构，呈棒状结构，直径约60nm，中孔直径约为36nm，该文献中的图1-9清楚的表述了其制备机理。通过该方法制备得到的中空羟基磷灰石具有良好的药物装载性能，在药物缓释材料的研究中有很大的突破性。

最近，虽然利用有机模板法制备了中空羟基磷灰石，但是采用高温烧结或者化学腐蚀去除有机模板剂过程中会残留部分表面活性剂，从而削弱材料的生物相容性和生物活性。

基于此，本发明采用碳酸钙作为牺牲模板，首先通过水热反应表面形成一层碳酸根型羟基磷灰石，然而利用EDTA、柠檬酸等溶解未反应的碳酸钙，最终得到中空碳酸根型羟基磷灰石。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空碳酸根型羟基磷灰石的制备方法，以便得到一种具有优良生物活性、生物相容性、药物负载和释放性能的新型生物陶瓷材料。

本发明公开了一种中空碳酸根型羟基磷灰石的制备方法，首先以碳酸钙作为牺牲模板，置于水溶性磷酸盐溶液中，采用水热法在碳酸钙表面原位沉积一层碳酸根型羟基磷灰石，然后将核壳结构的碳酸钙/碳酸根型羟基磷灰石（以碳酸钙为核，碳酸根型羟基磷灰石为壳）置于弱酸性溶液中，通过化学腐蚀去除碳酸钙，最终得到中空碳酸根型羟基磷灰石。其制备过程主要包括以下步骤：

（1）将碳酸钙置于可溶性磷酸盐溶液中，在100～300℃下水热反应0.1～20小时，取沉淀洗涤干燥，得到具有核壳结构的碳酸钙/碳酸根型羟基磷灰石，其中碳酸钙为核，碳酸根型羟基磷灰石为壳；

可溶性磷酸盐为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵等中的至少一种，浓度为0.01M～饱和；碳酸钙的形貌为球形或六方等各种形貌；碳酸钙与可溶性磷酸盐溶液的用量比为0.0001～500g/L；优选为0.1～50g/L；

（2）将核壳结构的碳酸钙/碳酸根型羟基磷灰石置于过量的pH值为3.0～7.0的弱酸性溶液中，0～100℃的下静置10~100h，取沉淀洗涤干燥，得到中空碳酸根型羟基磷灰石；

弱酸性溶液为醋酸、乙二胺四乙酸（EDTA）或者柠檬酸溶液中的至少一种，浓度为0.001M～饱和，用浓度为0.001M～饱和的氨水、氢氧化钠或者氢氧化钾将弱酸性溶液pH值调节为3.0～7.0；弱酸溶液中的H⁺离子与碳酸钙/碳酸根型羟基磷灰石中碳酸钙的摩尔比大于2，以确保碳酸钙完全溶解；碳酸钙/碳酸根型羟基磷灰石与弱酸性溶液的用量比为0.0001～500g/L，优选为0.1～50g/L。