[发明专利]一种无定形磷酸钙纳米球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无定形磷酸钙纳米球的制备方法，特别涉及一种大小含有粒径40nm以下的颗粒适用于用于诱导牙本质I型胶原纤维内外再矿化的无定形磷酸钙纳米球的制备方法。

背景技术

无定形磷酸钙(amorphous calcium phosphate,ACP)是一类X射线衍射为非晶态的磷酸钙材料的总称。以往研究发现，ACP的成骨细胞黏附性、骨传导性、生物降解速率、生物相容性均优于其他类型的磷酸钙。这些性能均使其广泛应用于生物医学领域，成为生物矿化材料的研究热点。龋齿充填过程中粘接酸蚀牙本质或累及牙本质的龋坏均存在暴露的胶原纤维被基质金属蛋白酶破坏的问题，这将导致粘接界面和牙本质的破坏。研究者们不断试图通过仿生矿化手段促进暴露的胶原纤维再矿化，使足够小的羟基磷灰石晶体替换胶原纤维网纤维内外的水分，避免胶原纤维的暴露和酶解。无定形磷酸钙是羟基磷灰石形成过程中的一种无定形中间相，存在于牙本质形成的初始阶段。通过这一中间相的转变，生物体可以克服经典晶体成核需要的能垒，从而更为高效地合成羟基磷灰石。因此，利用无定形磷酸钙促进牙本质再矿化成为研究热点。但是在牙齿结构中，牙本质再矿化是目前研究热点和难点，主要原因是牙本质是一种有机物和无机物复合体，有机物以I型胶原纤维为主，羟基磷灰石晶体存在于纤维内和纤维间。实现纤维内矿化成为难点，主要原因是纤维内孔隙小(约为40nm以下)，尺寸大、分散性差、流动性差的矿化材料无法真正形成纤维内再矿化。因此牙本质再矿化涉及到I型胶原纤维内和纤维间再矿化。国内外已有研究利用无定形磷酸钙这种特性，促进牙本质I型胶原纤维再矿化。但是目前所有研究均使用无定形磷酸钙溶液实现矿化，临床上不易加入直接粘接修复材料中应用。

发明内容

本发明旨在研发稳定性好、尺寸小、分散性好、流动性好的固体状态的无定形磷酸钙纳米球，便于加入至直接粘接修复材料中促进牙本质仿生矿化。这种制备方法简单易行，Ca/P比可调，ACP稳定性可控，产物尺寸形貌可控。

基于此，本发明提供一种无定形磷酸钙纳米球的制备方法，使无定形磷酸钙纳米球产物尺寸较均一，粒径大小在100nm以下，部分位于40nm以下，外形为规则的球形颗粒，能够较长期稳定存在，制备方法简单易行，制备成本较低，便于大规模生产，并且便于将来负载药物。

本发明提供的无定形磷酸钙纳米球的制备方法，以可溶性钙盐和可溶性磷酸盐作为钙磷源，以聚丙烯酸作为稳定剂，将上述溶液通过空气压缩雾化器喷出形成气雾，利用氮气作为载气，将微小液滴气雾收集于碱性缓冲液中，洗涤沉淀干燥得到产物。本发明方法的特点是制备方法更简单有效，适宜大批量可控制备。制备的纳米球尺寸均一、形态呈规则球形、Ca/P比可调、能够较长期保持无定形态。具体的，本发明的方法包括下述步骤：

1)将可溶性钙盐和磷酸盐溶于酸性溶液中，然后加入稳定剂，室温下搅拌混合均匀，得到混合溶液；

2)利用空气压缩雾化器将步骤1)得到的混合溶液喷成微小液滴，利用氮气作为载气，将雾化气吹入加热至一定温度的螺旋管中，缓冲液(缓冲范围为pH7-9)作为接收液，过滤，得到无定形磷酸钙纳米球沉淀；

3)将步骤2)得到的无定形磷酸钙纳米球沉淀洗涤、干燥得到无定形磷酸钙纳米球。

本发明原理在于利用多组分自组装过程并结合喷雾过程生成的小液滴，实现了水溶液中无定形磷酸钙纳米球的制备，突破传统的模板方法，以气溶胶液滴或单个的泡作为模板和反应器在气相介质中反应，无需模板，过程简单，进一步提高生产效率，便于实现工业化。

所述步骤1)中，所述酸性溶液pH范围为2.5-3.5。所述酸性溶液可以为乙酸溶液或盐酸溶液。

所述步骤1)中，可溶性钙盐溶于酸性溶液后浓度范围为0.5-40mmol/L，磷酸盐溶于酸性溶液后浓度范围为0.5-20mmol/L。

所述步骤1)中，所述钙盐和磷酸盐的添加，钙、磷元素摩尔比为(1-2)：1。

所述步骤1)中，所述钙盐为可溶性钙盐，如氯化钙、碳酸氢钙；所述磷酸盐为可溶性磷酸盐优选为磷酸氢二钠。

所述步骤1)中，所述稳定剂为聚丙烯酸或镁离子，优选为聚丙烯酸，添加量为大于等于500μg/ml，优选500μg/ml。

所述步骤2)中，雾化速率为0.1mL/min以上。

所述步骤2)中，氮气流速为10-50L/min。

所述步骤2)中，螺旋管内的温度在100℃-170℃范围内。

所述步骤2)中，所述缓冲溶液优选为pH为8.0、0.5mol/L的Tris-HCI缓冲液。