一種金屬離子摻雜納米羥基磷灰石的制備方法

文檔序號：1148051閱讀：338來源：國知局

專利名稱：一種金屬離子摻雜納米羥基磷灰石的制備方法
技術領域：
本發明屬于生物醫學和納米材料制備領域，具體涉及一種金屬離子摻雜納米羥基磷灰石的制備方法。
技術背景羥基磷灰石(Hydroxyapatite，簡稱HAP)是天然骨的主要無機質成分，其結構與天然骨相似，因此具有良好的生物活性和生物相容性(L. HENCH L. Bioceramics[J]. Journal of the American Ceramic Society, 1998 ， 81(7): 1705-1728.)。其植入體內后在短時間可以誘導新骨的形成，能與原受損骨形成骨性結合，并且無毒、無致癌變作用等，因而作為良好的生物材料廣泛應用于生物醫學工程領域。然而，植入材料引發的感染往往會引起植入體的過早松動和脫落，并引發鄰近組織和器官感染甚至壞死，導致手術的失敗，同時也給患者帶來二次手術的痛苦和經濟上的巨大負擔(李軒琦，孫康寧，盧志華，等.載銀羥基磷灰石復合抗菌材料的研究[J].硅酸鹽通報，2008， 27(1): 12-15,25.)。目前認為，生物材料相關感染遷延難愈的主要原因是由于細菌黏附于材料表面形成生物被膜所致，傳統抗生素治療對細菌生物被膜引起的感染效果欠佳(阮洪江，范存義，鄭學斌，等.載銀羥基磷灰石抗菌涂層抗菌性能及對成骨細胞影響的體外實驗[J]. 科學通報，2009， 54(1): 60-66.)。所以，生物材料表面抗菌性能的研究已經成為當前研究和開發的熱點。在HAP中載入抗菌金屬離子，能夠破壞微生物細胞的活性，并導致其死亡，使HAP納米材料既具有良好的生物相容性又具有抗菌抑菌性能。在醫學上，該材料作為骨缺損修復材料，便可解決植入材料界面引發的感染問題，提高骨移植手術的成功率。目前制備該種材料的方法主要是溶膠凝膠法、水熱合成法和共沉淀法等，其中水熱合成法需要高溫高壓的反應環境，共沉淀法不需要高壓環境但必須嚴格控制反應條件，操作比較復雜，制備周期長，溶膠凝膠法也存在工藝復雜，制備周期亦較長等不足。發明內容本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種制備工藝簡單，且摻雜均勻，金屬離子摻雜量易于控制的金屬離子摻雜納米羥基磷灰石的制備方法。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是O首先，分別配制0.1 0.2mol/L的Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液，并按 Ca(N03)2和(NH4)2HP04體積比為1.67混合，以HN03調節混合溶液的 pH<1.5，得到澄清透明溶液A;2) 其次，向溶液A中加入金屬硝酸鹽，其中，金屬硝酸鹽的質量溶液A的體積為1X10、5X10"4 (g) : 1 (ml)，再用HN03調節混合溶液的 pH<1.5，得到澄清透明溶to;3) 然后，向溶液B中加入CO(NH2)2得溶液C，其中，CO(NH2)2質量溶液B的體積為0.03 0.06 (g) : 1 (ml);4) 最后，將溶液C在磁力攪拌下，于100。C加熱回流3 5小時，反應結束后，自然冷卻至室溫，然后，真空過濾并用水洗滌，再將其在10(TC下干燥24小時，最后得到金屬離子摻雜納米羥基磷灰石晶體。本發明的金屬鹽為AgN03、 La(N03)3、 Cu(N03)2或Sr(N03)3。本發明采用金屬鹽溶液加熱均勻沉淀法，以含鈣和磷酸根的無機鹽為
原料，尿素為添加劑控制反應體系的酸度，按摻雜比例1%-5%添加金屬鹽，
在磁力攪拌和加熱條件下反應，采用反應液回流技術，一步合成納米級金
屬摻雜納米羥基磷灰石晶體。禾擁此方法可以制備摻雜Ag+、 La3+、 Cu2+、 S一+等金屬離子的納米生物材料，該方法亦可推廣到其他金屬離子摻雜納米材料的制備，該法顯著特點是摻雜均勻且加量易于控制。

圖1是本發明實施例1銀離子摻雜納米羥基磷灰石晶體X-射線衍射譜。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
實施例l，首先，分別配制0.1mol/L的Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液，并按Ca(N03)2和(NH4)2HP04體積比為1.67混合，以HN03調節混合溶液的pIK1.5，得到澄清透明溶液A;其次，向溶液A中加入AgN03，其中， AgN03的質量溶液A的體積為1X10"4 (g) : 1 (ml)，再用HNOs調節混合溶液的pH<1.5，得到澄清透明溶液B;然后，向溶液B中加入 CO(NH2)2得溶液C,其中，CO(NH2)2質量溶液B的體積為0.06 (g): 1 (ml);最后，將溶液C在磁力攪拌下，于IO(TC加熱回流4小時，反應結束后，自然冷卻至室溫，然后，真空過濾并用水洗滌，再將其在IO(TC 下千燥24小時，最后得到Ag離子摻雜納米羥基磷灰石晶體。參見圖1 ，結果表明所得樣品為純的納米羥基磷灰石晶體，以(002)晶面為基礎利用Sherri公式計算所得晶粒尺寸為28.7nm，圖中沒有出現銀及其化合物晶體譜線，這是由于加入的銀量很少，不能單獨成相，同時說明該法摻雜非常均勻。
實施例2，首先，分別配制0.2mol/L的Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液，并按Ca(NCb)2和(NH4)2HP04體積比為1.67混合，以HN03調節混合溶液的 pH<1.5,得到澄清透明溶液A;其次，向溶液A中加入La(N03)3，其中， La(N03)3的質量溶液A的體積為3X10'4 (g) : 1 (ml)，再用HN03調節混合溶液的pH〈1.5，得到澄清透明溶液B;然后，向溶液B中加入CO(NH2》得溶液C,其中，CO(NH2)2質量溶^B的體積為0.03 (g) : 1 (ml);最后，將溶液C在磁力攪拌下，于10(TC加熱回流3小時，反應結束后，自然冷卻至室溫，然后，真空過濾并用水洗滌，再將其在10(TC下干燥24小時，最后得到La離子摻雜納米羥基磷灰石晶體。
實施例3，首先，分別配制0.2mol/L的Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液，并按Ca(N03)2和(NH4)2HP04體積比為1.67混合，以HNCb調節混合溶液的 pH<1.5，得到澄清透明溶液A;其次，向溶液A中加入Cu(NO;02，其中， Cu(N03)2的質量溶液A的體積為5X10"4 (g) : 1 (ml)，再用HNCb調節混合溶液的pH〈1.5，得到澄清透明溶液B;然后，向溶液B中加入CO(NH2)2 得溶液C，其中，CO(NH2)2質量溶細的體積為0.05 (g) : 1 (ml);最后，將溶液C在磁力攪拌下，于10(TC加熱回流5小時，反應結束后，自然冷卻至室溫，然后，真空過濾并用水洗滌，再將其在100'C下干燥24小時，最后得到Cu離子摻雜納米羥基磷灰石晶體。
實施例4，首先，分別配制0.1mol/L的Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液，并按Ca(N03)2和(NH4)2HP04體積比為1.67混合，以HN03調節混合溶液的 pH<1.5，得到澄清透明溶液A;其次，向溶液A中加入Sr(N03)3，其中， Sr(N03)3的質量溶液A的體積為2X10"4 (g) : 1 (ml)，再用HN03調節混合溶液的pIK1.5,得到澄清透明溶^B;然后，向溶^B中加入CO(NH2)2 得溶液C，其中，CO(NH2)2質量溶液B的體積為0.04 (g) : 1 (ml);最后，將溶液C在磁力攪拌下，于10(TC加熱回流4.5小時，反應結束后，自然冷卻至室溫，然后，真空過濾并用水洗滌，再將其在10(TC下干燥24小時，最后得到Sr離子摻雜納米羥基磷灰石晶體。
實施例5，首先，分別配審U0.15mol/L的Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液，并按Ca(N03)2和(NH4)2HP04體積比為1.67混合，以HN03調節混合溶液的 pH<1.5，得到澄清透明溶液A;其次，向溶液A中加入AgN03，其中，AgN03 的質量溶軀的體積為4X10'4 (g) : 1 (ml)，再用HN03調節混合溶液的pJK1.5，得到澄清透明溶液B;然后，向溶to中加入CO(NH2)2得溶液C，其中，CO(NH2)2質量溶液B的體積為0.03 (g) : 1 (ml);最后，將溶液C在磁力攪拌下，于100'C加熱回流3.5小時，反應結束后，自然冷卻至室溫，然后，真空過濾并用水洗滌，再將其在10(TC下干燥24小時，最后得到Ag離子摻雜納米羥基磷灰石晶體。
本發明的顯著特點是一步合成納米級金屬摻雜納米羥基磷灰石材料，摻雜均勻且加量易于控制。
權利要求
1、一種金屬離子摻雜納米羥基磷灰石的制備方法，其特征在于1)首先，分別配制0.1～0.2mol/L的Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液，并按Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4體積比為1.67混合，以HNO3調節混合溶液的pH＜1.5，得到澄清透明溶液A；2)其次，向溶液A中加入金屬硝酸鹽，其中，金屬硝酸鹽的質量∶溶液A的體積為1×10-4～5×10-4(g)∶1(ml)，再用HNO3調節混合溶液的pH＜1.5，得到澄清透明溶液B；3)然后，向溶液B中加入CO(NH2)2得溶液C，其中，CO(NH2)2質量∶溶液B的體積為0.03～0.06(g)∶1(ml)；4)最后，將溶液C在磁力攪拌下，于100℃加熱回流3～5小時，反應結束后，自然冷卻至室溫，然后，真空過濾并用水洗滌，再將其在100℃下干燥24小時，最后得到金屬離子摻雜納米羥基磷灰石晶體。
2、根據權利要求1所述的金屬離子摻雜納米羥基磷灰石的制備方法，其特征在于所說的金屬鹽為AgN03、 La(N03)3、 Cu(N03)2或Sr(N03)3。
全文摘要
一種金屬離子摻雜納米羥基磷灰石的制備方法，首先，分別配制Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液，并將Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液混合得到澄清透明溶液A；向溶液A中加入金屬硝酸鹽，得到澄清透明溶液B；向溶液B中加入CO(NH2)2得溶液C，最后，將溶液C在磁力攪拌下，于100℃加熱回流3～5小時，反應結束后，自然冷卻至室溫，然后，真空過濾并用水洗滌，再將其在100℃下干燥24小時，最后得到金屬離子摻雜納米羥基磷灰石晶體。本發明采用金屬鹽溶液加熱均勻沉淀法，以含鈣和磷酸根的無機鹽為原料，尿素為添加劑控制反應體系的酸度，按摻雜比例1％-5％添加金屬鹽，在磁力攪拌和加熱條件下反應，采用反應液回流一步合成納米級金屬摻雜納米羥基磷灰石晶體。該法顯著特點是摻雜均勻且加量易于控制。
文檔編號A61L27/00GK101623514SQ20091002353
公開日2010年1月13日申請日期2009年8月7日優先權日2009年8月7日
發明者輝楊, 棟王, 蔡日強申請人:陜西科技大學

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