一种原位诱导仿生矿化ZIF-8纳米材料的制备及应用制造技术

本发明专利技术提供了一种原位诱导仿生矿化ZIF

Preparation and application of an in situ induced biomimetic mineralized zif-8 nano material

【技术实现步骤摘要】
一种原位诱导仿生矿化ZIF
‑
8纳米材料的制备及应用


[0001]本专利技术涉及医用材料领域，特别涉及一种原位诱导仿生矿化ZIF
‑
8纳米材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF
‑
8是由锌金属离子和咪唑衍生物的有机配体2
‑ꢀ
甲基咪唑(2
‑
HmIM)组成的一类金属有机骨架材料(MOF)。由于ZIF
‑
8具有细胞毒性低、结构稳定、比表面积大等特性，水相中合成，不会对环境造成污染，因此可以用于污染物的吸附，被广泛应用于例如：气体吸附分离、催化、药物负载以及水体中污染物的清除等；其中，ZIF
‑
8自身就有十分优异的吸附能力，可以通过物理扩散的方法通过表面的多孔结构吸附各种物质，所以ZIF
‑
8在生物催化、传感和药物递送等生物医学领域受到广泛关注。但ZIF
‑
8在骨组织工程领域的应用颇受限制，原因其一是ZIF
‑
8表面的负Zeta电位影响其对细胞的亲和性，形成不利于细胞生长分化的微环境。其二，即使ZIF
‑
8在生物体液环境下会降解释放具有促进成骨的游离锌元素，但大量使用ZIF
‑
8会产生细胞毒性，影响机体。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有ZIF
‑
8材料(纳米级沸石咪唑酯框架
‑
8)在骨组织工程领域的应用颇受限制的问题提供了一种原位诱导仿生矿化ZIF
‑
8纳米材料的制备及应用，该方法通过将制备的ZIF
‑
8纳米材料在模拟生物体液中进行处理与溶液中所存在离子的竞争性结合形成类骨羟基磷酸钙，以自身作为的成核位点，形成有利的仿生矿化晶体沉积，同时释放出游离态的锌离子，两者协同促进成骨生长。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种原位诱导仿生矿化ZIF
‑
8纳米材料的制备，其特征在于具体步骤如下：
[0005](1)将六水合硝酸锌、2
‑
甲基咪唑分别溶于甲醇制备成六水合硝酸锌溶液和 2
‑
甲基咪唑溶液，将溶解后的六水合硝酸锌溶液以平稳缓慢的速度滴加进装有 2
‑
甲基咪唑溶液中进行反应，并全程磁力搅拌；其反应体系中六水合硝酸锌、2
‑ꢀ
甲基咪唑与甲醇的摩尔比为1:10:30；
[0006](2)将步骤(1)中的反应溶液匀速搅拌4～6小时后，将得到的乳白色悬浊液倒入离心管中，在离心机中以3500～5000rpm的速度离心5～10分钟，取出后弃掉上清液得到ZIF
‑
8白色沉淀；
[0007](3)在步骤(2)中含ZIF
‑
8白色沉淀的离心管里加入等量的甲醇溶液中洗涤2～4次以去除未反应完全的配体，每次洗涤是先将ZIF
‑
8白色沉淀分散均匀，然后再以8000～10000rpm的转速离心洗涤10～12分钟，弃去上清液；
[0008](4)将步骤(3)中洗涤完成的ZIF
‑
8白色沉淀放入密封容器，并在容器盖上钻设2～5mm的孔洞后放入60～70℃烘干箱，烘干过夜后将干燥的ZIF
‑
8倒出，研磨成细腻粉末即ZIF
‑
8纳米材料，常温密封储存；
[0009](5)将步骤(4)中制备的ZIF
‑
8纳米材料放入透析袋中，按照每100mg的 ZIF
‑
8纳米材料加入1
‑
3ml的pH7.40～pH7.45的SBF模拟体液进行混合分散，之后，将装有ZIF
‑
8纳米材料的透析袋浸泡在SBF模拟体液中，并置于37度恒温培养箱的摇床上，控制摇床的速度为200～250r/min进行矿化至少1天；其中SBF模拟体液浸泡液的体积为ZIF
‑
8纳米材料总体积的10倍以上，并将ZIF
‑ꢀ
8纳米材料完全浸泡；
[0010](6)在摇床上矿化至少1天后，用去离子水将透析袋中的ZIF
‑
8纳米材料冲洗下来，静置后弃去上清液，并放入
‑
20℃冰箱冷冻8～16h后，再放入冻干机冻干10～12小时得到原位诱导仿生矿化ZIF
‑
8纳米材料；当矿化时间大于1天时，第二天替换用于浸泡装有ZIF
‑
8纳米材料的透析袋的SBF模拟体液。
[0011]本专利技术较优的技术方案：每升SBF模拟体液的配置包括以下试剂：
[0012]序号名称质量1NaCl8.035g2NaHCO30.355g3KCl0.225g4K2HPO4·
3H200.231g5MgCl2·
6H200.311g61.0M HCl39ml7CaCl20.292g8NaSO40.072g9Tris6.118g101.0M HCl0
‑
5ml
[0013]。
[0014]本专利技术较优的技术方案：所述步骤(1)和步骤(3)中的甲醇浓度大于 99.7％。
[0015]本专利技术较优的技术方案：所述步骤(3)中的洗涤步骤重复3次，每次洗涤是将弃掉上清液后的反应物物置于加盖的离心管内，并加入等量的甲醇溶液，盖上离心管，上下摇晃离心管使ZIF
‑
8白色沉淀分散均匀。
[0016]本专利技术较优的技术方案：1LSBF模拟体液的具体制备过程如下：
[0017]a.将1L玻璃容量瓶加入700ml去离子水后放入集热式磁力搅拌机中，升高温度并保持在36.5
±
1.5℃；按照上述表格中的顺序少量多次加入1
‑
8号试剂，全程用玻璃棒不断搅拌；
[0018]b.继续在容量瓶中加去离子水，定容至900ml；
[0019]c.插入pH电极，溶液pH此时为2.0
±
1.0，并缓慢加入Tris，一直到pH 7.45；
[0020]d.交替加入1.0M HCl和Tris，使pH维持在7.40～7.45之间，温度保持在 36.5
±
0.2℃，至Tris全部加完；
[0021]e.取出电极，加去离子水定容至1000ml得到1L SBF模拟体液，并将将配好 SBF模拟体液保存于4～10℃的冰箱里，在30天内用完。
[0022]本专利技术较优的技术方案：在SBF模拟体液的配置过程中，全程用开pH计监测，在配制过程中以及保存过程中溶液出现浑浊，则丢弃重新开始配置。
[0023]本专利技术还提供了一种上述方法制备的原位诱导仿生矿化ZIF
‑
8纳米材料的应用，
其特征在于：将上述原位诱导仿生矿化ZIF
‑
8纳米材料应用于骨组织工程生物支架的修饰材料。
[0024]本专利技术进一步的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位诱导仿生矿化ZIF
‑
8纳米材料的制备，其特征在于具体步骤如下：(1)将六水合硝酸锌、2
‑
甲基咪唑分别溶于甲醇制备成六水合硝酸锌溶液和2
‑
甲基咪唑溶液，将溶解后的六水合硝酸锌溶液以平稳缓慢的速度滴加进装有2
‑
甲基咪唑溶液中进行反应，并全程磁力搅拌；其反应体系中六水合硝酸锌、2
‑
甲基咪唑与甲醇的摩尔比为1:10:30；(2)将步骤(1)中的反应溶液匀速搅拌4～6小时后，将得到的乳白色悬浊液倒入离心管中，在离心机中以3500～5000rpm的速度离心5～10分钟，取出后弃掉上清液得到ZIF
‑
8白色沉淀；(3)在步骤(2)中含ZIF
‑
8白色沉淀的离心管里加入等量的甲醇溶液中洗涤2～4次以去除未反应完全的配体，每次洗涤是先将ZIF
‑
8白色沉淀分散均匀，然后再以8000～10000rpm的转速离心洗涤10～12分钟，弃去上清液；(4)将步骤(3)中洗涤完成的ZIF
‑
8白色沉淀放入密封容器，并在容器盖上钻设2～5mm的孔洞后放入60～70℃烘干箱，烘干过夜后将干燥的ZIF
‑
8倒出，研磨成细腻粉末即ZIF
‑
8纳米材料，常温密封储存；(5)将步骤(4)中制备的ZIF
‑
8纳米材料放入透析袋中，按照每100mg的ZIF
‑
8纳米材料加入1
‑
3ml的pH7.40～pH7.45的SBF模拟体液进行混合分散，之后，将装有ZIF
‑
8纳米材料的透析袋浸泡在SBF模拟体液中，并置于37度恒温培养箱的摇床上，控制摇床的速度为200～250r/min进行矿化至少1天；其中SBF模拟体液浸泡液的体积为ZIF
‑
8纳米材料总体积的10倍以上，并将ZIF
‑
8纳米材料完全浸泡；(6)在摇床上矿化至少1天后，用去离子水将透析袋中的ZIF
‑
8纳米材料冲洗下来，静置后弃去上清液，并放入
‑
20℃冰箱冷冻8～16h后，再放入冻干机冻干10～12小时得到原位诱导仿生矿化ZIF
‑
8纳米材料；当矿化时间大于1天时，第二天替换用于浸泡装有ZIF
‑
8纳米材料的透析袋的SBF模拟体液。2.根据权利要求1所述的一种原位诱导仿生矿化ZIF
‑
8纳米材料的制备，其特征在于每升SBF模拟体液的配置包括以下试剂：序号名称质量1NaCl8.035g2NaHCO30.355g3KCl0.225g4K2HPO4·
3H20...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冰倩，汪振星，孙家明，曾宇阳，刘绍恺，周牧冉，
申请(专利权)人：华中科技大学同济医学院附属协和医院，
类型：发明
国别省市：