[发明专利]一种稀土掺杂的羟基磷灰石纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及人工骨骼和齿科材料领域，尤其涉及应用于骨骼修复和齿科修复的一种稀土掺杂的羟基磷灰石纳米材料及其制备方法。

技术领域

本发明涉及人工骨骼和齿科材料领域，尤其涉及应用于骨骼修复和齿科修复的一种稀土掺杂的羟基磷灰石纳米材料及其制备方法。

背景技术

羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HAP)是脊椎动物的骨和齿的主要成分，如人体骨中HAP的质量分数约占60％左右，人牙齿的珐琅质表面HAP质量分数约占95％以上。人体骨主要由有机的骨基质结构与无机的骨盐框架结构组成，无机结构的基本单元是针状和柱状的磷灰石晶体，长约40～60nm，宽约20nm，厚约3～5nm。人工合成的羟基磷灰石具有良好的生物亲和性、生物相容性、生物活性和骨传导作用，是一种优良的硬组织替代材料。但由于羟基磷灰石具有陶瓷材料固有的脆性大、韧性低等缺点，不能用于负重部位骨缺损的修复。纳米陶瓷具有高强度、高韧性等优点，同时，基于仿生学的角度，纳米羟基磷灰石结晶与胶原、骨生长因子等复合制备复合生物活性骨修复材料，可以兼有骨传导和骨诱导作用，提高骨植入材料的成骨能力，而且，纳米级HAP在功能上表现出一些特异性能，如纳米级HAP粒子对一些肿瘤细胞的生长具有抑制作用，而对正常细胞基本没有负面作用。

稀土化合物因其具有特殊生物活性，能对细胞的生长和繁殖起到抑制作用。稀土金属离子具有抗炎、杀菌、抗癌、抗凝血、镇痛等药理作用。如据研究证明，La离子对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌有不同程度的抑制作用，并且抑菌作用与La离子浓度成计量关系。研究还证实：稀土元素一方面可对抗人类多种肿瘤细胞株(如乳腺癌、肺癌、胃癌、白血病等)生长和增殖，另一方面又可促进正常细胞的生长，这就为稀土应用于肿瘤治疗提供了一定的实验依据。稀土离子虽被证实具有抑菌作用，但其抑菌作用不强，其与其它化合物杂化或配合后的协同作用可以大大提高其抑菌性。

稀土离子与钙离子具有许多共同的性质，如稀土离子半径(0.96～1.15nm)与Ca2+离子的半径(0.99～1.0nm)相近，在生物体系中，稀土离子通常与Ca2+结合在相同的位置上，从而引起稀土离子的光学和磁学参数变化。稀土离子与钙离子对氧配位体的亲和力及参与静电作用也很相似，对不同配位数的配位空间具有较大的适应性。稀土离子比钙离子多一个正电荷，与含氧配体的结合能力比较强，使得Ln3+可置换出许多酶中的Ca2+，从而参与各种酶的反应。由于稀土的离子半径和Ca2+相近，因而在生物体内常作为钙的拮抗剂或发生取代作用，干扰钙的正常生理功能。La3+和Tb3+离子代替PL-Ca-PK(对磷脂敏感的钙蛋白激酶)中的Ca2+后，可以促进该酶的活性。总之，稀土取代钙后所生成的配合物更加稳定，这种变化对酶催化反应的影响既可以是激活，也可以是抑制。

由上述现有技术可知，通过化学合成纳米羟基磷灰石，并且采用稀土离子取代羟基磷灰石中的部分钙离子制备羟基磷灰石的稀土掺杂纳米材料，将不仅可以大大提高羟基磷灰石的机械强度和韧性，而且可以增强其抗炎、杀菌、抗癌、抗凝血、镇痛等药理作用。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种稀土掺杂的羟基磷灰石纳米材料及其制备方法。具体地说，采用PAMAM(聚酰胺-胺)树枝状聚合物作为模板通过水热法合成出稀土掺杂的羟基磷灰石纳米材料，其具有良好的生物相容性、机械强度和韧性以及多种药理作用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种稀土掺杂的羟基磷灰石纳米材料的以及这种材料的制备方法的。

本发明一种稀土掺杂的羟基磷灰石纳米材料的技术方案其特殊之处在于化学式为Ca10(PO4)6(OH)2：Rn，其中R为稀土离子，n为稀土离子在整个材料里面所占的摩尔比。

所述的R为La(镧)或Ce(铈)或Gd(钆)或Tb(铽)或Yb(镱)或Nd(钕)或Eu(铕)稀土离子，或这些稀土离子中的二种或三种以上稀土离子的组合。

所述的n为稀土离子在所述材料中的摩尔比，n＝1％-20％。