[发明专利]均相沉淀制备球形羟基磷灰石的方法

说明书

本发明涉及一种制备球形羟基磷灰石的方法，尤其是采用均相沉淀制备球形羟基磷灰石的方法。

羟基磷灰石是一种无机盐，在自然界也存在。由于其对生物体有很好的相容性，是一种很好的人造牙科、骨科材料。

1956年由Tiselius等人(Arch.Biochem.65(1956)132)首先把羟基磷灰石用作蛋白质的色谱分离介质。在通常状态下，羟基磷灰石为不规则片状晶体，在色谱柱中的分布不均匀，且在色谱过程中容易破碎，影响其分离性能。为了改善羟基磷灰石的色谱性能，有人开始研制球形羟基磷灰石。如井上千也等人(J.of the Ceramic Society of Japan，1987，95(5)，759)采用喷雾热解技术制出5um左右的球状粒子；佐藤利明等人(BUNSEKIKAGAKU，1989，38，34)用羟基磷灰石微晶造粒、烧结，制备球形羟基磷灰石的方法是先将羟基磷灰石粉末放入含被有机溶剂溶解的聚合物和水溶液中，高速搅拌使其乳化，然后除去有机相，使聚合物固化，得到球形颗粒，再烧结得到羟基磷灰石球状颗粒。这些方法均涉及一个造粒过程。造粒过程工艺、设备复杂成本高，微小颗粒造粒操作难于掌握，粒度分布较宽。

本发明的目的是提供一种工艺、设备简单；一步反应成球形，球形度好；易于操作，可方便控制粒径大小，成本低的均相沉淀制备球形羟基磷灰石的方法。

本发明的具体解决方案为：一种均相沉淀制备球形羟基磷灰石的方法，其特征在于：在含有一定浓度的钙离子和磷酸根离子的水溶液中，加入沉淀剂或者络和剂和氧化剂，在一定的反应条件下发生均相反应，生成球形沉淀。其例1：反应剂钙离子与磷酸根离子的摩尔比为：1.2～4.5；沉淀剂为：尿素或者六次甲基四胺，沉淀剂的浓度在：0.001～10mol/l；均相沉淀反应剂的浓度在：0.0001～3mol/l，反应温度在室温到400℃之间，反应时间在5分钟到20小时之间。其例2：反应剂钙离子与磷酸根离子的摩尔比为：1.2～4.5：络和剂为：乙二胺四乙酸或者EDTA或者柠檬酸及柠檬酸盐，络合剂的浓度应与反应体系中钙离子浓度相等或稍高；氧化剂为：过氧化氢，氧化剂浓度为：1～20％，均相沉淀反应剂的浓度在0.0001～3mol/l，反应温度在室温到400℃之间，反应时间在5分钟到20小时之间。

本发明的原理为：利用均相沉淀反应，从可溶性钙盐和磷酸盐溶液中在控制晶核生成的数目和晶体成长速度的条件下直接生成球形颗粒。均相沉淀是指在反应体系中在某一时刻处处同时达到过饱和条件，从而得到均匀的沉淀颗粒。在很早以前，分析化学家应用这一技术得到大颗粒便于洗涤的沉淀。尚未有利用这一原理制备球形羟基磷灰石的。

本发明提供均相反应条件采用了两种方式。其一是反应体系的pH值控制；其二是反应体系中钙离子浓度控制。

反应体系pH值控制：

磷酸钙在碱性水溶液中的溶解度很低，溶度积为1×10^-115～1×10^-110，但随着pH值的降低，溶解度增加，当pH值小于5时，其完全溶解。因此可以从含一定浓度钙离子和磷酸根离子的酸性溶液中通过调节溶液的pH沉淀磷酸盐。在这种体系中，通过碱中和的办法可以得到羟基磷灰石沉淀，但由于体系中的过饱各度不可能均匀，因而沉淀的颗粒大小和形状是各种各样的。本发明是在含钙离子和磷酸根离子的酸性反应体系中加入所谓沉淀剂，当反应条件发生变化时，沉淀剂分解，从而改变反应体系的pH值，使磷酸钙沉淀，由于在这种反应条件下，体系中处处同时达到过饱和即达到均相沉淀，因而可得到球形颗粒沉淀。

本发明所述的沉淀剂是指在反应条件下为羟基磷灰石等磷酸钙盐提供沉淀条件的化合物。

阳离子浓度的控制：

一般说来，在反应体系中欲使羟基磷灰石等磷酸钙盐沉淀，钙阳离子和磷酸根离子的浓度必须达到过饱和。为了提供均相反应条件，本发明首先将按化学计量的钙离子与络合剂反应生成络合物，将钙离子掩蔽起来，加入磷酸根离子和氧化剂，当反应体系发生变化时，例如加热破坏络合物，把钙离子的释放出来，与磷酸根离子反应，当释放的钙离子浓度达到过饱和时，就得到磷酸钙沉淀。由于反应体系中，钙离子的释放是均匀的，因而形成均相反应条件，得到球形的磷酸钙沉淀。

本发明中，所使用的沉淀剂是尿素或六次甲基四胺或甲酰胺。

加热尿素的水溶液，可发生下列反应：

释放出的氨可改变反应体系中的pH值。