[发明专利]一种羟基磷灰石-氮化碳复合粒子及其原位复合工艺

说明书

本发明利用原位复合法，使氮化碳的前驱体材料与羟基磷灰石的制备原料在液体条件下实现分子级混合，通过高温煅烧的方式制备了纳米羟基磷灰石/氮化碳荧光粒子纳米复合粒子。本发明制备的复合粒子结合了两种材料优良的生物相容性，具有极低的细胞毒性。制备的复合物既保留了羟基磷灰石材料本身的高药物负载率和生物活性，同时利用氮化碳的良好荧光性能赋予了复合粒子的光致荧光效能，可以作为一种具有示踪作用的药物载体。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种羟基磷灰石与氮化碳荧光复合粒子及其原位复合工艺。

背景技术

羟基磷灰石是人体骨骼和牙齿的主要无机成分，具有良好的生物相容性、生物活性和骨诱导性，已作为优良的人工骨骼材料及药物载体材料得到广泛的应用。纳米级羟基磷灰石的孔结构和较高表面能使得其能够吸附有机大分子物质，且多孔结构能够起到对药物的缓释作用。羟基磷灰石作为纳米材料具有很强的透过性，在用作药物载体时可提高药物透过生物膜，使药物进入细胞发挥药效。但是羟基磷灰石作为单一的药物载体时不能实现当其作为药物载体时在细胞中的跟踪标记和靶向定位的功能，无法探究羟基磷灰石和药物与细胞之间的相互作用，这就限制了羟基磷灰石在临床中的应用。针对如何标识羟基磷灰石材料在细胞中的示踪问题，中国专利（发明专利“具有高发光强度的绿色荧光标记的铽/锶共掺羟基磷灰石纳米粒子的制备方法”，公开号：CN201710184077.2）中利用具有高发光强度的绿色荧光标记的稀土金属铽/锶共掺杂羟基磷灰石纳米粒子，将稀土金属以掺杂离子进入到羟基磷灰石晶格中，赋予羟基磷灰石荧光的特性。但是稀土金属具有一定的毒性，当稀土金属进入细胞后会对细胞的正常生长产生影响。纳米片状氮化碳（C₃N₄）是一种共轭荧光材料，具有良好的生物相容性、高量子产率、无毒和稳定的荧光等优点。通过研究C₃N₄的量子点可知，C₃N₄的直径大约只有几个纳米可以很好地进入到细胞中，这就为C₃N₄与羟基磷灰石组成的复合材料进入细胞提供理论基础。将C₃N₄与羟基磷灰石复合在一起后，利用检测C₃N₄的荧光来反映出羟基磷灰石与细胞的相互作用，且二者均属于对细胞无毒无害的生物材料并不会对细胞产生影响。

本发明采用原位复合方法制备羟基磷灰石与氮化碳荧光复合粒子，本发明制备的复合粒子首次实现了利用C₃N₄化合物的荧光特性来示踪羟基磷灰石在细胞内的相互作用，C₃N₄化合物具有良好的生物相容性和稳定的荧光，细胞摄入此材料也不会对细胞产生副作用，其稳定的荧光作用也实现了对复合材料的示踪作用。

发明内容

本发明为解决羟基磷灰石作为药物载体时没有荧光特性，无法探究其与细胞之间的相互作用和改善荧光粒子与羟基磷灰石复合后进入细胞内对细胞产生的毒性副作用问题，首次提出将两种具有良好生物相容性的C₃N₄化合物和羟基磷灰石制备成复合粒子，本发明的技术方案是，以氰胺为氮化碳原料，以磷酸氢二铵和硝酸钙为羟基磷灰石原料，通过原位复合与共烧结相结合的工艺制备复合纳米粒子。主要包括如下步骤（以下份数均为质量分数）：

（1）配制50份浓度为0.1M-5M的硝酸钙水溶液，将0.1-10份氰胺（单氰胺、双氰胺、三聚氰胺、尿素中的一种或多种）加入到上述溶液中，搅拌使其溶解并混合均匀；

（2）配制30份浓度为0.1M-5M的磷酸氢二铵水溶液，将其缓慢加入到上述溶液中，搅拌0.5-5小时。

（3）在搅拌条件下，通过加热或者冷冻干燥的方式去除混合溶液中的水分。

（4）将获得的复合物放入高温炉中加热，升温速度为1-10℃/min。在350℃-600℃条件下保持1-4个小时，将烧结产物研磨成粉末。