一種無定形磷酸鈣納米球的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無定形磷酸鈣納米球的制備方法，特別涉及一種大小含有粒徑40nm以下的顆粒適用于用于誘導牙本質I型膠原纖維內外再礦化的無定形磷酸鈣納米球的制備方法。
【背景技術】
[0002]無定形磷酸I丐(amorphous calcium phosphate, ACP)是一類X射線衍射為非晶態的磷酸鈣材料的總稱。以往研究發現，ACP的成骨細胞黏附性、骨傳導性、生物降解速率、生物相容性均優于其他類型的磷酸鈣。這些性能均使其廣泛應用于生物醫學領域，成為生物礦化材料的研究熱點。齲齒充填過程中粘接酸蝕牙本質或累及牙本質的齲壞均存在暴露的膠原纖維被基質金屬蛋白酶破壞的問題，這將導致粘接界面和牙本質的破壞。研究者們不斷試圖通過仿生礦化手段促進暴露的膠原纖維再礦化，使足夠小的羥基磷灰石晶體替換膠原纖維網纖維內外的水分，避免膠原纖維的暴露和酶解。無定形磷酸鈣是羥基磷灰石形成過程中的一種無定形中間相，存在于牙本質形成的初始階段。通過這一中間相的轉變，生物體可以克服經典晶體成核需要的能壘，從而更為高效地合成羥基磷灰石。因此，利用無定形磷酸鈣促進牙本質再礦化成為研究熱點。但是在牙齒結構中，牙本質再礦化是目前研究熱點和難點，主要原因是牙本質是一種有機物和無機物復合體，有機物以I型膠原纖維為主，羥基磷灰石晶體存在于纖維內和纖維間。實現纖維內礦化成為難點，主要原因是纖維內孔隙小(約為40nm以下)，尺寸大、分散性差、流動性差的礦化材料無法真正形成纖維內再礦化。因此牙本質再礦化涉及到I型膠原纖維內和纖維間再礦化。國內外已有研究利用無定形磷酸鈣這種特性，促進牙本質I型膠原纖維再礦化。但是目前所有研究均使用無定形磷酸鈣溶液實現礦化，臨床上不易加入直接粘接修復材料中應用。
【發明內容】
[0003]本發明旨在研發穩定性好、尺寸小、分散性好、流動性好的固體狀態的無定形磷酸鈣納米球，便于加入至直接粘接修復材料中促進牙本質仿生礦化。這種制備方法簡單易行，Ca/P比可調，ACP穩定性可控，產物尺寸形貌可控。
[0004]基于此，本發明提供一種無定形磷酸鈣納米球的制備方法，使無定形磷酸鈣納米球產物尺寸較均一，粒徑大小在10nm以下，部分位于40nm以下，外形為規則的球形顆粒，能夠較長期穩定存在，制備方法簡單易行，制備成本較低，便于大規模生產，并且便于將來負載藥物。
[0005]本發明提供的無定形磷酸鈣納米球的制備方法，以可溶性鈣鹽和可溶性磷酸鹽作為鈣磷源，以聚丙烯酸作為穩定劑，將上述溶液通過空氣壓縮霧化器噴出形成氣霧，利用氮氣作為載氣，將微小液滴氣霧收集于堿性緩沖液中，洗滌沉淀干燥得到產物。本發明方法的特點是制備方法更簡單有效，適宜大批量可控制備。制備的納米球尺寸均一、形態呈規則球形、Ca/P比可調、能夠較長期保持無定形態。具體的，本發明的方法包括下述步驟:
[0006]I)將可溶性鈣鹽和磷酸鹽溶于酸性溶液中，然后加入穩定劑，室溫下攪拌混合均勻，得到混合溶液；
[0007]2)利用空氣壓縮霧化器將步驟I)得到的混合溶液噴成微小液滴，利用氮氣作為載氣，將霧化氣吹入加熱至一定溫度的螺旋管中，緩沖液(緩沖范圍為PH7-9)作為接收液，過濾，得到無定形磷酸鈣納米球沉淀；
[0008]3)將步驟2)得到的無定形磷酸鈣納米球沉淀洗滌、干燥得到無定形磷酸鈣納米球。
[0009]本發明原理在于利用多組分自組裝過程并結合噴霧過程生成的小液滴，實現了水溶液中無定形磷酸鈣納米球的制備，突破傳統的模板方法，以氣溶膠液滴或單個的泡作為模板和反應器在氣相介質中反應，無需模板，過程簡單，進一步提高生產效率，便于實現工業化。
[0010]所述步驟I)中，所述酸性溶液pH范圍為2.5-3.5。所述酸性溶液可以為乙酸溶液或鹽酸溶液。
[0011]所述步驟I)中，可溶性鈣鹽溶于酸性溶液后濃度范圍為0.5-40mmol/L，磷酸鹽溶于酸性溶液后濃度范圍為0.5-20mmol/L。
[0012]所述步驟I)中，所述鈣鹽和磷酸鹽的添加，鈣、磷元素摩爾比為(1-2):1。
[0013]所述步驟I)中，所述鈣鹽為可溶性鈣鹽，如氯化鈣、碳酸氫鈣；所述磷酸鹽為可溶性磷酸鹽優選為磷酸氫二鈉。
[0014]所述步驟I)中，所述穩定劑為聚丙烯酸或鎂離子，優選為聚丙烯酸，添加量為大于等于 500 μ g/ml,優選 500 μ g/ml。
[0015]所述步驟2)中，霧化速率為0.lmL/min以上。
[0016]所述步驟2)中，氮氣流速為10_50L/min。
[0017]所述步驟2)中，螺旋管內的溫度在100°C _170°C范圍內。
[0018]所述步驟2)中，所述緩沖溶液優選為pH為8.0,0.5mol/L的Tris-HCI緩沖液。
[0019]所述步驟3)中，所述洗滌可用乙醇、丙酮或去離子水洗滌，干燥為冷凍干燥或真空干燥。
[0020]本發明具有以下積極意義:
[0021](I)產物組成成分均為無定形磷酸鈣，不含羥基磷灰石晶體，且產物可以長期維持無定形態而不向晶體轉化，Ca/P比可調，有利于在生物醫學仿生礦化方面的應用。
[0022](2)制備方法簡單易行，無需模板，便于后續包覆藥物，利于進一步釋藥等方面的應用。
[0023](3)產物尺寸小，小于10nm,且可調至小于40nm,該尺寸特別便于牙本質膠原纖維再礦化。產物尺寸均一，呈典型球形，有較高的比表面積和滲透性，利于釋放鈣磷粒子。
[0024](4)制備時間短，生產效率高，不需大型儀器設備，反應條件溫和，便于實施。
[0025]本發明屬于國家自然科學基金資助項目(51103001)和北京市科委基金(Z141100000514016)中的一部分，所獲得的結果將應用于口腔創新品種臨床前研究特別是新型口腔粘接修復材料的生產及臨床應用。
【附圖說明】
[0026]圖1表示無定形磷酸鈣納米球掃描電鏡下形貌；無定形磷酸鈣納米球為規則球形形貌，尺寸在10nm以下,部分為40nm以下。
[0027]圖2表示無定形磷酸鈣納米球透射電鏡下結構，為阻射樣均一無機物結構。
[0028]圖3表示實施例1中無定形磷酸鈣納米球制備200h后X線衍射分析；未出現衍射峰，說明產物依然為無定形態，性能穩定。
【具體實施方式】
[0029]下面通過實施例對本發明做進一步說明，為本發明的優選例，并不用來限制本發明，凡在本發明的原則之內，所做的任何修改和變化，均在本發明的保護范圍之內。下面結合附圖和實施例對本發明進一步闡述:
[0030]實施例1.無定形磷酸鈣納米球的制備
[0031]將一定質量的氯化鈣和十二水合磷酸氫二鈉分別溶于500ml，pH為2.5的乙酸溶液中，調整氯化鈣濃度為lmmol/L，調整十二水合磷酸氫二鈉濃度為0.5mmol/L，得到氯化鈣和磷酸氫二鈉的混合溶液，再加入聚丙烯酸水溶液，調整其濃度為500μ g/ml，混合均勻得到混合溶液。通過空氣壓縮霧化器(霧化速率為0.2mL/min)，將溶液噴成微小液滴氣霧，利用流速為10L/min氮氣作為載氣，將氣霧吹入到100°C的螺旋管內，pH值為8.0,0.5mol/L的Tris-HCl緩沖液作為接收液，過濾得到產物沉淀；將得到的含產物沉淀的接收液進行離心，乙醇洗滌、真空干燥得到無定形磷酸鈣納米球。
[0032]將獲得的無定形磷酸鈣納米球掃描電鏡和透射電鏡檢測，圖1表示無定形磷酸鈣納米球掃描電鏡下形貌；無定形磷酸鈣納米球為規則球形形貌，粒徑尺寸在10nm以下，部分為40nm以下。圖2表示無定形磷酸鈣納米球透射電鏡下結構，為阻射樣均一無機物結構。
[0033]將無定形磷酸鈣納米球制備200h后X線衍射分析，圖3表示本實施例中無定形磷酸鈣納米球制備200h后X線衍射分析；結果表明未出現衍射峰，說明產物依然為無定形態，性能穩定。
[0034]實施例2.無定形磷酸鈣納米球的制備
[0035]將一定質量的氯化鈣和十二水合磷酸氫二鈉分別溶于500ml，pH為2.5的乙酸溶液中，調整氯化鈣濃度為40mmol/L，調整十二水合磷酸氫二鈉濃度為20mmol/L，得到氯化鈣和磷酸氫二鈉的混合溶液，再加入聚丙烯酸水溶液，調整其濃度為500 μ g/ml，混合均勻得到混合溶液。通過空氣壓縮霧化器(霧化速率為0.2mL/min)，將溶液噴成微小液滴氣霧，利用流速為10L/min氮氣作為載氣，將氣霧吹入到100°C的螺旋管內，pH值為8.0,0.5mol/L的Tris-HCl緩沖液作為接收液，過濾得到產物沉淀；將得到的含產物沉淀的接收液進行離心，乙醇洗滌、真空干燥得到無定形磷酸鈣納米球。
[0036]將獲得的無定形磷酸鈣納米球掃描電鏡和透射電鏡檢測，表明無定形磷酸鈣納米球為規則球形形貌，粒徑尺寸在10nm以下，部分為40nm以下。本實施例制備的無定形磷酸鈣納米球透射電鏡下結構，為阻射樣均一無機物結構。
[0037]將無定形磷酸鈣納米球制備200h后X線衍射分析，結果表明未出現衍射峰，說明產物依然為無定形態，性能穩定。
[0038]實施例3.無定形磷酸鈣納米球的制備
[0039]將一定質量的氯化鈣和十二水合磷酸氫二鈉分別溶于500ml，pH為2.5的乙酸溶液中，調整氯化鈣濃度為lmmol/L，調整十二水合磷酸氫二鈉濃度為lmmol/L，得到氯化鈣和磷酸氫二鈉的混合溶液，再加入聚丙烯酸水溶液，調整其濃度為500 μ g/ml，混合均勻得到混合溶液。通過空氣壓縮霧化器(霧化速率為0.2mL/min)，將溶液噴成微小液滴氣霧，利用流速為10L/min氮氣作為載氣，將氣霧吹入到100°C的螺旋管內，pH值為8.0,0.5mol/L的Tris-HCl緩沖液作為接