[发明专利]磷酸钙-生物分子复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及磷酸钙‑生物分子复合材料及其制备方法。所述磷酸钙‑生物分子复合材料包括：非晶磷酸钙、以及与所述非晶磷酸钙通过相互作用均匀复合的含磷碱基生物分子和/或含磷碱基生物分子的水解产物。根据本发明，含磷碱基生物分子和/或其水解产物的存在可显著提高非晶磷酸钙在水溶液中的稳定性，并可显著改善非晶磷酸钙的生物活性，适用于药物载体、蛋白吸附、基因转染、骨缺损修复等生物医学领域。

技术领域

本发明涉及一种磷酸钙-生物分子复合材料及其制备方法，具体涉及以含磷碱基生物分子作为磷源，并在碱性磷酸酶的催化条件下制备具有生物活性的磷酸钙-生物分子复合材料，属于生物材料制备领域。

背景技术

磷酸钙是脊椎动物体内的主要无机组分，大量存在于人体骨骼和牙齿中，被认为是一类具有良好生物相容性及可降解性的理想生物材料。因此，磷酸钙类生物材料已经广泛的用于骨替代材料、牙齿填充材料，药物输运载体以及基因转染等生物医学研究和应用领域。磷酸钙类生物材料根据其化学组成的不同，可以分为羟基磷灰石、磷酸氢钙、磷酸三钙、磷酸八钙、非晶磷酸钙等多种结晶相和非晶相的磷酸钙。其中，具有良好热稳定性和化学稳定性的羟基磷灰石是其中应用最为广泛的一类。与结晶态的磷酸钙材料相比，非晶磷酸钙具有更好的生物活性和生物降解性。但是，非晶磷酸钙作为一种介稳相材料，其在水溶液中很不稳定，易通过溶解、成核和结晶等过程转变为相应的结晶磷酸钙。

为了制备具有良好稳定性的非晶磷酸钙材料，国内外的学者们已经发展出种类繁多的制备方法。例如，研究者在非晶磷酸钙的制备过程中加入化学调控剂可以有效提高非晶磷酸钙材料的稳定性，包括树枝状高分子、聚丙烯酸、聚乳酸-聚乙二醇以及磷酸酯等有机物。这些有机分子可以通过与非晶磷酸钙的相互作用，抑制其结晶和晶体生长。但是，当前使用的调控剂多为非人体内天然存在的物质，大量的调控剂的加入容易造成材料的制造成本增加、环境污染及影响材料的生物安全性。生物体内含有大量的含磷生物分子，如各种磷酸化碱基生物分子、磷酸肌酸、磷酸果糖等。这些生物分子具有极好的生物相容性和生物活性，而且与磷酸钙之间可发生相互作用，可用于调控磷酸钙材料的结构和功能。

虽然目前磷酸钙和改性磷酸钙的合成方法很多，但在温和条件下，利用生物体内的天然存在的有机含磷生物分子作为磷源，通过仿生的酶催化方法制备具有良好生物活性的磷酸钙-生物分子复合材料仍未见报道。

发明内容

面对磷酸钙材料存在的问题，本发明的目的是提供一种磷酸钙-生物分子复合材料以及在温和条件下以酶催化策略制备磷酸钙-生物分子复合材料的方法。

一方面，本发明提供一种磷酸钙-生物分子复合材料，其包括：非晶磷酸钙、以及通过相互作用与所述非晶磷酸钙复合的含磷碱基生物分子和/或含磷碱基生物分子的水解产物。

根据本发明，含磷碱基生物分子和/或其水解产物的存在可显著提高非晶磷酸钙在水溶液中的稳定性，并可显著改善非晶磷酸钙的生物活性，适用于药物载体、蛋白吸附、基因转染、骨缺损修复等生物医学领域。

所述非晶磷酸钙可为纳米团簇。优选地，所述磷酸钙-生物分子复合材料可为类球状颗粒。所述磷酸钙-生物分子复合材料的颗粒粒径可为20～100nm。

较佳地，所述含磷碱基生物分子选自单磷酸化、二磷酸化或三磷酸化的腺苷、鸟苷、尿苷、胞苷、胸腺苷中的至少一种。

较佳地，所述含磷碱基生物分子的水解产物是含磷碱基生物分子水解失去部分或全部磷酸根的产物。

另一方面，本发明提供上述磷酸钙-生物分子复合材料的制备方法，以水溶性钙盐为钙源、含磷碱基生物分子为磷源，通过碱性磷酸酶催化含磷生物分子水解产生的磷酸根子与钙离子间的化学反应，得到所述磷酸钙-生物分子复合材料。