一種球狀碳酸鈣顆粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球狀碳酸鈣顆粒及其制備方法，屬于生物材料技術(shù)制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸鈣在藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品、建筑、制漿造紙、環(huán)境科學(xué)等多個(gè)研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。碳酸鈣顆粒具有良好的生物相容性、生物活性和生物可降解性，其對(duì)正常細(xì)胞沒有毒副作用。球狀碳酸鈣顆粒具有比表面積大、負(fù)載效率高等特點(diǎn)，其作為一種新型無機(jī)載體材料在藥物控釋載體、基因治療載體、組織工程材料等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，已受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。
[0003]碳酸鈣顆粒應(yīng)用于藥物控釋載體、基因治療載體、組織工程材料等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域必須具備比表面積大、負(fù)載效率高、吸附效果好、制備方法簡(jiǎn)單、重復(fù)性好的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外研究中已報(bào)道了多種制備工藝合成出球狀、中空狀、棒狀、針狀等不同形貌、結(jié)構(gòu)、粒徑、晶型和表面電荷的碳酸I丐顆粒。Nagaraja AT等(Journal of Colloid and InterfaceScience, 2014，418:366-372.)利用聚乙烯磺酸(PVSA)作為調(diào)控模板制備了粒徑范圍為150?500nm的球狀碳酸鈣納米顆粒，其晶型為球霰石，同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)不同的PVSA濃度、反應(yīng)溫度、試劑加入順序能夠控制碳酸1丐的粒徑、單分散性、表面電荷等材料性能。BastakotiBP等(Langmuir，2011，27⑴:379-384.)利用三嵌段共聚物PS_b-PAA_b-PEG膠束作為調(diào)控模板制備了中空納米碳酸鈣顆粒，其晶型為方解石，顆粒粒徑分布均勻，平均直徑為20nm。中國(guó)專利(專利號(hào)2014104504962)利用聚丙烯酸作為調(diào)控模板制備出一種PAA -碳酸鈣復(fù)合納米棒，該復(fù)合納米棒長(zhǎng)度約為200?300nm，寬約80?llOnm，粒徑分布均勾，表面Zeta電位為-22.25±0.35mV，納米顆粒性質(zhì)穩(wěn)定，其晶型主要為方解石。Wang Μ等(Powdertechnology, 2004, 142(2): 166-174.)通過在超重力反應(yīng)條件下，將飽和碳酸根溶液加入到旋轉(zhuǎn)填料床中的氫氧化鈣溶液中，并不斷通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行化學(xué)沉淀反應(yīng)得到針狀碳酸鈣顆粒，其長(zhǎng)約6?8 μπι，寬約0.4?0.6 μm，其晶型主要為球文石。除此之外，也有許多片狀、立方體等不同形狀的碳酸鈣制備方法的報(bào)道。本發(fā)明利用聚苯乙烯磺酸鈉作為有機(jī)調(diào)控模板于室溫條件下調(diào)控制得球狀碳酸鈣顆粒，該實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，條件溫和可控，重復(fù)性好，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)，并且所得的球狀碳酸鈣顆粒具有分散性好、比表面積大、負(fù)載率高等優(yōu)勢(shì)；顆粒成分主要為球霰石，比方解石型碳酸鈣更易于降解；粒徑尺度呈現(xiàn)獨(dú)特的正態(tài)分布特性，用于藥物載體時(shí)藥物釋放均衡持久。該材料在藥物控釋載體、基因治療載體、組織工程、催化等生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種制備方法簡(jiǎn)單、重復(fù)性好、多尺度粒徑呈現(xiàn)正態(tài)分布、表面具有多孔結(jié)構(gòu)、分散性好的制備球狀碳酸鈣顆粒的方法，以聚苯乙烯磺酸鈉作為有機(jī)調(diào)控模板，將鈣鹽溶液快速加入到PSS溶液中得到混合溶液，將碳酸鹽溶液快速加入到PSS溶液中得到混合溶液，室溫條件下將PSS-鈣鹽混合溶液逐滴加入到PSS-碳酸鹽混合溶液中進(jìn)行反應(yīng)制備出球狀碳酸鈣顆粒。
[0005]本發(fā)明提供的球狀碳酸鈣顆粒，其特征在于:球狀顆粒直徑為400?800nm，多尺度粒徑呈現(xiàn)正態(tài)分布，表面具有多孔結(jié)構(gòu)，其晶型為球霰石。本發(fā)明具體方法包括以下步驟:
[0006]步驟(1):分別配置10?50g/L的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，濃度為0.1?0.5mol/L的鈣鹽溶液和碳酸鹽溶液；
[0007]步驟(2):將5?20mL鈣鹽溶液快速加入到5?100mL聚苯乙烯磺酸鈉溶液中勻速磁力攪拌得到混合溶液，將5?20mL碳酸鹽溶液逐滴加入到5?100mL聚苯乙烯磺酸鈉溶液中勻速磁力攪拌得到混合溶液；
[0008]步驟(3):在室溫勻速磁力攪拌條件下，將PSS-鈣鹽混合溶液緩慢逐滴加入到相同體積的PSS-碳酸鹽混合溶液中，滴加結(jié)束后繼續(xù)攪拌0.5?2h ;
[0009]步驟(4):反應(yīng)結(jié)束后超速離心機(jī)離心分離，棄上清，利用去離子水和無水乙醇分別離心洗滌3遍，70°C溫度下烘箱干燥后收集得到碳酸鈣顆粒；
[0010]所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于步驟(1)所述的聚苯乙烯磺酸鈉的相對(duì)分子量為5萬?10萬，優(yōu)選7萬。
[0011]所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于步驟(1)所述的鈣鹽溶液為氯化鈣或硝酸鈣的水溶液，所述的碳酸鹽溶液為碳酸鈉或碳酸銨的水溶液。
[0012]所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的鈣鹽溶液與聚苯乙烯磺酸鈉溶液體積比為1:1?1: 5，優(yōu)選1: 1，碳酸鹽溶液與聚苯乙烯磺酸鈉溶液體積比為1:1?1: 5，優(yōu)選1:1。
[0013]所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的鈣鹽溶液濃度與碳酸鹽溶液濃度相同。
[0014]所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的滴加速度為10?30滴/分鐘，優(yōu)選20滴/分鐘。
[0015]所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的制得的碳酸鈣顆粒晶型為球霰石。
[0016]本發(fā)明球狀碳酸鈣顆粒，多尺度粒徑呈現(xiàn)正態(tài)分布，表面具有多孔結(jié)構(gòu)，其晶型為球霰石，分散性好。具有制備方法簡(jiǎn)單、比表面積大、降解速度快、生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用于藥物控釋載體、基因治療載體、組織工程材料等研究領(lǐng)域。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明利用PSS作為有機(jī)調(diào)控模板制得球狀碳酸鈣顆粒，PSS不僅能夠調(diào)控顆粒的粒徑大小，而且還能誘導(dǎo)碳酸鈣晶型由方解石轉(zhuǎn)變?yōu)榍蝣笔?，使之具有良好的流通性?br>[0019]本發(fā)明實(shí)驗(yàn)條件溫和可控，反應(yīng)速率較快，反應(yīng)時(shí)間較短，實(shí)驗(yàn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率較高。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所得產(chǎn)物的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)圖。
[0021 ]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所得產(chǎn)物的動(dòng)態(tài)光散射(DLS)粒徑分布圖。
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所得產(chǎn)物的X射線粉末衍射(XRD)圖。
[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1所得產(chǎn)物的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)圖。
[0024]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1所得產(chǎn)物的熱失重曲線及其一次微分曲線(TG-DTG)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明更加容易理解以及技術(shù)方案、優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，下列實(shí)施例中未提及的具體實(shí)驗(yàn)方法，通常按常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行。
[0026]實(shí)施例1
[0027]分別配置10g/L聚苯乙烯磺酸鈉溶液，0.lmol/L氯化鈣溶液和0.lmol/L碳酸鈉溶液。將5ml氯化鈣溶液快速加入到5ml聚苯乙烯磺酸鈉溶液中勻速磁力攪拌得到PSS_CaCl2混合溶液，將5ml碳酸鈉溶液快速加入到5ml聚苯乙烯磺酸鈉溶液中勻速磁力攪拌得到PSS-Na2C(V混合溶液。在勻速磁力攪拌條件下，將PSS-CaCl 2混合溶液以20滴/分鐘的速度緩慢逐滴加入到PSS-Na2C(V混合溶液中，滴加結(jié)束后繼續(xù)勻速攪拌0.5h。反應(yīng)結(jié)束后超速離心機(jī)離心分離(12000rpm, 5min)，棄上清，利用去離子水和無水乙醇分別洗滌3次，70 V溫度下烘箱干燥后收集得到碳酸鈣顆粒。
[0028]對(duì)所得球狀碳酸鈣顆粒進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析、動(dòng)態(tài)光散射儀分析、X射線衍射分析、傅里葉紅外光譜分析、熱失重分析，結(jié)果分別如圖1、2、3、4、5。所得球狀碳酸鈣顆粒直徑為400?800nm，顆粒表面粗糙，粒徑分布均勻，分散性較好，晶型主要為球霰石，其中PSS含量為1.89%。
[0029]實(shí)施例2
[0030]分別配置20g/L聚苯乙烯磺酸鈉溶液，0.2mol/L氯化鈣溶液和0.2mol/L碳酸鈉溶液。將10ml氯化鈣溶液快速加入到20ml聚苯乙烯磺酸鈉溶液中勻速磁力攪拌得到PSS-CaCV混合溶液，將10ml碳酸鈉溶液快速加入到20ml聚苯乙烯磺酸鈉溶液中勻速磁力攪拌得到PSS-Na2C(V混合溶液。在勻速磁力攪拌條件下，將PSS-CaCl 2混合溶液以20滴/分鐘的速度緩慢逐滴加入到PSS-Na2C(V混合溶液中，滴加結(jié)束后繼續(xù)勻速攪拌lh。反應(yīng)結(jié)束后超速離心機(jī)離心分離(12000rpm，5min)，棄上清，利用去離子水和無水乙醇分別洗滌3次，70°C溫度下烘箱干燥后收集得到碳酸鈣顆粒。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球狀碳酸鈣顆粒，其特征在于:所述球狀碳酸鈣顆粒直徑為400?800nm，多尺度粒徑呈現(xiàn)正態(tài)分布，表面具有多孔結(jié)構(gòu)，其晶型為球霰石。2.一種如權(quán)利要求1所述的球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟(1):分別配置10?50g/L的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，濃度為0.1?0.5mol/L的鈣鹽溶液和碳酸鹽溶液； 步驟(2):將5?20mL鈣鹽溶液快速加入到5?100mL聚苯乙烯磺酸鈉溶液中勻速磁力攪拌得到混合溶液，將5?20mL碳酸鹽溶液逐滴加入到5?100mL聚苯乙烯磺酸鈉溶液中勻速磁力攪拌得到混合溶液； 步驟(3):在室溫勻速磁力攪拌條件下，將PSS-鈣鹽混合溶液緩慢逐滴加入到相同體積的PSS-碳酸鹽混合溶液中，滴加結(jié)束后繼續(xù)攪拌0.5?2h ; 步驟(4):反應(yīng)結(jié)束后超速離心機(jī)離心分離，棄上清，利用去離子水和無水乙醇分別離心洗滌3遍，70°C溫度下烘箱干燥后收集得到碳酸鈣顆粒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于:步驟(1)所述的聚苯乙烯磺酸鈉的相對(duì)分子量為5萬?10萬。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于:步驟(1)所述的鈣鹽溶液為氯化鈣或硝酸鈣的水溶液，所述的碳酸鹽溶液為碳酸鈉或碳酸銨的水溶液。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述的鈣鹽溶液與聚苯乙烯磺酸鈉溶液體積比為1:1?1:5，碳酸鹽溶液與聚苯乙烯磺酸鈉溶液體積比為1:1?1:5。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述的鈣鹽溶液濃度與碳酸鹽溶液濃度相同。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述的滴加速度為10?30滴/分鐘。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種球狀碳酸鈣顆粒的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述的制得的碳酸鈣顆粒晶型為球霰石。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種球狀碳酸鈣顆粒及其制備方法，屬于生物材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該球狀碳酸鈣顆粒直徑為400～800nm，多尺度粒徑呈現(xiàn)正態(tài)分布，表面具有多孔結(jié)構(gòu)，其晶型為球霰石。制備方法如下：1)分別配置聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶液，鈣鹽溶液和碳酸鹽溶液；2)將鈣鹽溶液快速加入到PSS溶液中得到混合溶液，將碳酸鹽溶液快速加入到PSS溶液中得到混合溶液；3)將PSS-鈣鹽混合溶液逐滴加入到PSS-碳酸鹽混合溶液中；4)離心，洗滌，干燥收集球狀碳酸鈣顆粒。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。所制備的球狀碳酸鈣顆粒比表面積大、負(fù)載效率高、易降解等優(yōu)勢(shì)，在藥物載體、組織工程、催化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C01F11/18
【公開號(hào)】CN105329929
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510931284
【發(fā)明人】孔祥東, 賴文, 徐曉春, 趙雪芹, 姚晨雪, 崔正陽(yáng)
【申請(qǐng)人】浙江理工大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日