[发明专利]一种超声制备掺锶羟基磷灰石的方法

说明书

技术领域

本发明属于羟基磷灰石材料的制备领域，特别涉及一种超声制备掺锶羟基磷灰石的方法。

背景技术

羟基磷灰石(hydroxyapatite，简称HAP)的分子式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，密度为3.16g/cm³，性脆，折射率是1.64-1.65。微溶于纯水，呈弱碱性，易溶于酸而难溶于碱。羟基磷灰石的晶体属于P63/m空间群，六角晶系，存在于动物骨、牙等硬组织中的HAP呈针状。由于它良好的生物学相容性，低密度，化学稳定性和与人体骨骼矿物质的相似组成，羟基磷灰石被广泛应用于骨替换材料和生物医学工程。

在HAP诸多优良性能中，其表面功能特别是吸附性能近年来引起了人们重视，HAP复杂的表面晶体结构是其具有选择性吸附的第一个主要因素。HAP属于六方晶系，结构为六角柱体，与c轴垂直的面是一个六边形，单位晶胞含有10个Ca²⁺、6个PO4^3-和2个OH^-。而由HAP吸附蛋白质的主要机理得知，HAP吸附的选择性能主要由它的表面结构决定,其中孔径大小和分布起到重要作用，此外，还会受到热量变化的影响。多孔结构材料的孔径大小及分布除决定饱和吸附量外，还会影响吸附选择性。颗粒本身的孔径和颗粒任意堆积形成的空隙都会影响吸附选择性。

锶元素是一种人体必需的微量元素，在骨中的含量约占骨质量的0.01％，具有防止动脉软化，防止血栓形成的功能。为了最大程度模拟人骨的组成，制备掺杂锶的羟基磷灰石成为了研究热点之一。将锶掺入HAP的结构中，可形成置换式固溶体掺锶羟基磷灰石（HAP-Sr），原有晶格发生畸变，从而具有增强骨强度、改善溶解性能、增大生物降解性能、提高力学性能等优点。

目前，制备掺锶羟基磷灰石的方法已有一些文献和专利进行报道。李志宏等人采用水热法，以四水硝酸钙[Ca(NO₃)₂·4H₂O]、硝酸锶[Sr(NO₃)₂]、磷酸氢二铵(NH₄)₂HPO₄为原料合成了HAP-Sr（李志宏,武继民,黄姝杰等.掺锶羟基磷灰石的制备与性能研究[J].无机材料学报,2011,26(1):49-54.）；C.Capuccini等人在研究采用激光脉冲沉积法合成掺锶羟基磷灰石涂层时，也是以Ca(NO₃)₂·4H₂O、Sr(NO₃)₂、(NH₄)₂HPO₄为原料，采用水热法合成HAP-Sr（Capuccini C,Torricelli P，Sima F et al.Strontium-substituted hydroxyapatite coatings synthesized by pulsed-laser deposition:In vitro osteoblast and osteoclast response[J].2008,4:1885-1893.）；林英光等人采用溶胶-凝胶-超临界流体干燥法，制备了Sr/[Sr+Ca]原子比为0.5的纳米掺锶羟基磷灰石（林英光,杨卓如,程江.纳米掺锶羟基磷灰石的制备及其抗菌性能研究[J].化工新型材料.2006,34(9):52-55.）。Elena Landi等人在研究用掺锶羟基磷灰石替换骨质疏松骨时，以Ca(OH)₂、H₃PO₄、Sr(NO₃)₂为原料，采用仿生技术和化学合成方法成功合成了HAP-Sr（Elena L,Anna T,Giancarlo C et al.Sr-substituted hydroxyapatites for osteoporotic bone replacement[J].ActaBiomaterialia.2007,3:961-969.）；辛仁龙等（中国专利201110239274.2）用水热法制备出了纳米掺锶羟基磷灰石粉体；王小祥等（中国专利200910099837.5）发明一种在金属钛表面制备掺锶羟基磷灰石涂层的电化学方法。