一种无定形磷酸钙纳米球的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种无定形磷酸钙纳米球及其制备方法。该方法包括下述步骤：1)将钙盐和磷酸盐溶于酸性溶液中，然后加入稳定剂得到混合溶液；2)利用空气压缩雾化器将混合溶液喷成微小液滴气雾，将气雾在一定流速的氮气气氛下经过螺旋管后吹入碱性缓冲溶液中，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洗涤、干燥得到无定形磷酸钙纳米球。本发明专利技术制得的无定形磷酸钙纳米球直径100nm以下，部分直径40nm以下，更便于促进牙本质胶原纤维再矿化，Ca/P比可调，形态呈较规则球形，可在水溶液中稳定存在200h左右，适于装载药物或参与仿生矿化。本发明专利技术装置组装简单，制备简易可行，便于最终实现大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种无定形磷酸钙纳米球的制备方法
本专利技术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。
技术介绍
无定形磷酸钙(amorphouscalciumphosphate,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。
技术实现思路
本专利技术旨在研发稳定性好、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，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。所述步骤3)中，所述洗涤可用乙醇、丙酮或去离子水洗涤，干燥为冷冻干燥或真空干燥。本专利技术具有以下积极意义：(1)产物组成成分均为无定形磷酸钙，不含羟基磷灰石晶体，且产物可以长期维持无定形态而不向晶体转化，Ca/P比可调，有利于在生物医学仿生矿化方面的应用。(2)制备方法简单易行，无需模板，便于后续包覆药物，利于进一步释药等方面的应用。(3)产物尺寸小，小于100nm，且可调至小于40nm，该尺寸特别便于牙本质胶原纤维再矿化。产物尺寸均一，呈典型球形，有较高的比表面积和渗透性，利于释放钙磷粒子。(4)制备时间短，生产效率高，不需大型仪器设备，反应条件温和，便于实施。本专利技术属于国家自然科学基金资助项目(51103001)和北京市科委基金(Z141100000514016)中的一部分，所获得的结果将应用于口腔创新品种临床前研究特别是新型口腔粘接修复材料的生产及临床应用。附图说明图1表示无定形磷酸钙纳米球扫描电镜下形貌；无定形磷酸钙纳米球为规则球形形貌，尺寸在100nm以下，部分为40nm以下。图2表示无定形磷酸钙纳米球透射电镜下结构，为阻射样均一无机物结构。图3表示实施例1中无定形磷酸钙纳米球制备200h后X线衍射分析；未出现衍射峰，说明产物依然为无定形态，性能稳定。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步说明，为本专利技术的优选例，并不用来限制本专利技术，凡在本专利技术的原则之内，所做的任何修改和变化，均在本专利技术的保护范围之内。下面结合附图和实施例对本专利技术进一步阐述：实施例1.无定形磷酸钙纳米球的制备将一定质量的氯化钙和十二水合磷酸氢二钠分别溶于500ml，pH为2.5的乙酸溶液中，调整氯化钙浓度为1mmol/L，调整十二水合磷酸氢二钠浓度为0.5mmol/L，得到氯化钙和磷酸氢二钠的混合溶液，再加入聚丙烯酸水溶液，调整其浓度为500μg/ml，混合均匀得到混合溶液。通过空气压缩雾化器(雾化速率为0.2mL/min)，将溶液喷成微小液滴气雾，利用流速为10L/min氮气作为载气，将气雾吹入到100℃的螺旋管内，pH值为8.0、0.5mol/L的Tris-HCl缓冲液作为接收液，过滤得到产物沉淀；将得到的含产物沉淀的接收液进行离心，乙醇洗涤、真空干燥得到无定形磷酸钙纳米球。将获得的无定形磷酸钙纳米球扫描电镜和透射电镜检测，图1表示无定形磷酸钙纳米球扫描电镜下形貌；无定形磷酸钙纳米球为规则球形形貌，粒径尺寸在100nm以下，部分为40nm以下。图2表示无定形磷酸钙纳米球透射电镜下结构，为阻射样均一无机物结构。将无定形磷酸钙纳米球制备200h后X线衍射分析，图3表示本实施例中无定形磷酸钙纳米球制备200h后X线衍射分析；结果表明未出现衍射峰，说明产物依然为无定形态，性能稳定。实施例2.无定形磷酸钙纳米球的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无定形磷酸钙纳米球的制备方法，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，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，将雾化气吹入螺旋管中，碱性缓冲溶液作为接收液，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。

【技术特征摘要】
1.一种无定形磷酸钙纳米球的制备方法，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，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，将雾化气吹入螺旋管中，碱性缓冲溶液作为接收液，过滤，得到无定形磷酸钙纳米球沉淀；雾化速率为0.1mL/min以上；氮气流速为10-50L/min；螺旋管内的温度在100℃-170℃范围内；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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述酸性溶液pH范围为2.5-3.5。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述酸性溶液为乙酸溶液或盐酸溶液。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述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...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡雪，韩冰，李小曼，朱浚鑫，田福聪，王晓燕，
申请(专利权)人：北京大学口腔医学院，
类型：发明
国别省市：北京;11