專利名稱：一種納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人工復(fù)合材料，具體地講，是一種納米羥基磷灰石/聚乳酸 復(fù)合微球的制備方法。
背景技術(shù)：
聚乳酸(PLA)由于其良好的生物降解性、生物相容性和可加工性，已廣泛應(yīng) 用到組織工程支架制備中，是目前組織工程研究中最常用的生物支架材料之-。 同時(shí)，羥基磷灰石(HA)與人體骨組織有類似的無(wú)機(jī)組成，是骨細(xì)胞較理想的 基質(zhì)環(huán)境，與聚乳酸的結(jié)合能提高聚乳酸的力學(xué)性能和引導(dǎo)成骨特性，且對(duì)羥 基磷灰石的過(guò)快降解有控制作用，能保證骨組織恢復(fù)速度與材料降解速度--致。
微球以其結(jié)構(gòu)的特殊性、性能的多變性、應(yīng)用的廣泛性，在生物醫(yī)學(xué)工程 領(lǐng)域有著十分重要的作用。將羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合材料作成微球，可廣泛用 于骨組織工程中的微球粘結(jié)型支架，和細(xì)胞工程中細(xì)胞微載體，以及可用于藥 物與生物活性分子的傳輸。
微球的制備方法主要有相分離法、乳化-溶劑揮發(fā)法、冷凍法和噴霧法。其 中，乳化-溶劑揮發(fā)法應(yīng)用最為廣泛，其法是將復(fù)合物溶解在一種溶劑中，然后 注入攪拌中的反相溶劑里乳化成復(fù)合乳液，通過(guò)揮發(fā)掉原溶劑形成復(fù)合微球。
《化工新型材料》2008年12期發(fā)表了殷海榮的文章"納米羥基磷灰石與冇 機(jī)物復(fù)合的研究進(jìn)展"，文章綜述了近年國(guó)內(nèi)外納米羥基磷灰石與有機(jī)物復(fù)合的 研究進(jìn)展。分析了納米羥基磷灰石與聚乳酸、聚酰胺、聚乙烯與聚己丙脂等人工合成有機(jī)物,及納米羥基磷灰石與膠原、殼聚糖、人骨形成蛋白、明膠等天然 有機(jī)物復(fù)合材料的復(fù)合方法、力學(xué)性能、生物相容性等的研究進(jìn)展。并對(duì)未來(lái) 的發(fā)展做了展望。
《高分子材料科學(xué)與工程》2008年10期發(fā)表了林宗瓊的文章"納米羥基磷 灰石/聚己內(nèi)酯-殼聚糖復(fù)合多孔支架材料的制備與表征"，介紹了結(jié)合納米籽基
磷灰石(n-HA)和聚合物的優(yōu)點(diǎn)，采用溶液共混相分離制備出聚己內(nèi)酯(PCL)-殼聚 糖(CS)多孔支架材料，并采用離心注漿填充新方法對(duì)支架材料進(jìn)行增強(qiáng)，制備復(fù)合 多孔支架材料。
《中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)》2007年5期發(fā)表了強(qiáng)小虎的文章"納米 羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合材料的性能測(cè)試"，文章采用共混復(fù)合工藝制備不同納米 羥基磷灰石質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0,0.05，0.10,0.15，0.20)的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合材料, 并對(duì)其力學(xué)性能和降解性能進(jìn)行測(cè)試。
《功能材料》2006年11期發(fā)表了石浦江的文章"載微球納米羥基磷灰石/ 殼聚糖復(fù)合多孔支架的制備與表征"，介紹了首先通過(guò)乳化法合成海藻酸鈉/殼聚 糖(ALG/CS)復(fù)合微球，然后將其與納米羥基磷灰石/殼聚糖(n-HA/CS)復(fù)合材料混 合均勻，用氣體發(fā)泡法制備了載微球復(fù)合組織工程支架。
上述材料，僅是納米羥基磷灰石與聚乳酸及其它有機(jī)物的復(fù)合材料，或涉 及了殼聚糖等其它有機(jī)物的微球制備，沒(méi)有涉及納米羥基磷灰石與聚乳酸的復(fù) 合微球及其制備方法；其中文獻(xiàn)介紹的納米羥基磷灰石與聚乳酸的復(fù)合方法多 采用混合復(fù)合法和液相吸附法，并指出了前者多出現(xiàn)納米羥基磷灰石分散不均 勻，聚團(tuán)的現(xiàn)象，而后者操作較為復(fù)雜。
《化學(xué)學(xué)報(bào)》2008年4期發(fā)表了王彬的文章"聚乙二醇接枝聚乳酸的自組裝納米微球的制備及性能"，文章對(duì)制備的新型聚乙二醇(PEG)接枝聚乳酸(PLA)
在水中的自組裝性能進(jìn)行研究，探討其作為納米藥物載體的可行性和穩(wěn)定性。
2007年8月3日網(wǎng)絡(luò)出版了合肥工業(yè)大學(xué)左金平的碩士論文"新型聚乳酸 微球的制備與應(yīng)用研究"，論文研究了采用復(fù)乳(W (in)/0/W (out))-溶劑揮發(fā) 法制備多孔中空聚乳酸微球(HPPLAs)，考察了油相中Span80的濃度對(duì)HPPLAs 的形貌、致孔率的影響。
2005年3月2日中國(guó)專利CN1586704A公開(kāi)了 " 一種制備聚乳酸多孔微球 的方法"，即將聚乳酸溶解在溶劑二氯甲烷中，然后加入不良溶劑，混合均勻， 在攪拌下，將聚乳酸溶液倒入聚乙烯醇溶液中，將有機(jī)溶劑揮發(fā)掉，過(guò)濾、洗 滌、得到聚乳酸多孔微球。
上述材料，只涉及了聚乳酸與其它有機(jī)物、或單一聚乳酸的微球制備，沒(méi) 有涉及在骨組織工程中廣泛應(yīng)用的納米羥基磷灰石與聚乳酸復(fù)合微球的制備方 法，而且，其中的一些復(fù)合微球制作的工藝繁瑣，不易操作，不適f推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種由納米羥基磷灰石和聚乳酸兩種 組分復(fù)合而成的、納米羥基磷灰石分散均勻的、工藝簡(jiǎn)單、容易操作的、便于 推廣的微球材料的制備方法。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù) 合微球的制備方法，包括如下步驟1)將磨料微米級(jí)羥基磷灰石置于球磨機(jī)中， 加入研磨劑無(wú)水乙醇，在瑪瑙球磨機(jī)中研磨6.5 7h，將磨好的納米級(jí)羥基磷灰
石倒出置于遠(yuǎn)紅外干燥箱中低溫30 4(TC烘干，去除研磨劑，得到納米級(jí)羥基 磷灰石；2)將聚乳酸在超聲波作用下溶解在溶劑A中配制成一定濃度，然后加入一定比例的納米羥基磷灰石，繼續(xù)超聲波振蕩2 3h，保持超聲水溫不超過(guò)
3(TC將兩者混合均勻，待溶液呈乳白色且無(wú)納米羥基磷灰石顆粒沉淀為ih 3) 利用流動(dòng)注射法將上述混合液滴入A溶劑對(duì)應(yīng)反相不溶的溶劑B中，在分散劑 C和500 1000r/min攪拌速度下形成乳化微球；4)將形成乳化微球的溶液B減 壓抽濾20 30min，揮發(fā)去除溶劑A以固化乳化微球，然后冷藏24h后過(guò)濾， 洗滌，在-10 -5。C、真空度為1.5 5.0KPa冷凍干燥6 8h，即得到納米羥基 磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，配制聚乳酸溶液的一定濃度要求是質(zhì)量 濃度8.0% 33.5%，加入納米羥基磷灰石的一定比例是按質(zhì)量比納米輕基磷灰 石聚乳酸=5 15 : 100;所述對(duì)應(yīng)的反相溶劑A、 B體系分別是①A四氫呋 喃-B水;②A三氯甲垸-B無(wú)水乙醇;分散劑C在體系①②所用的是濃度0.04% 0.10%質(zhì)量濃度的聚丙烯醇；攪拌速度控制采用的是磁力攪拌器；流動(dòng)注射法所 用儀器是電腦恒流泵，具體操作是恒流泵管徑設(shè)置3mm;預(yù)置10 20ml: 轉(zhuǎn)向順；流量設(shè)置2 5 ml/min;減壓抽濾操作的真空度為0.01 0.03MPa;所 述聚乳酸的分子量》7 S萬(wàn)，微米級(jí)羥基磷灰石的粒徑《l 6)im，納米輕基磷 灰石的粒徑〈l^im。
作為上述技術(shù)方案的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述對(duì)應(yīng)的反相溶劑A、 B體系是③ A 二氯甲烷-B水；分散劑C在體系③所用的是濃度0.20% 0.50%質(zhì)量濃度的土 溫-80;這樣本發(fā)明的制備方法有3種體系，2種分散劑，可供選擇的制備納米 羥基磷灰石和聚乳酸復(fù)合生物微球材料的技術(shù)路線較多，便于推廣應(yīng)用。
本發(fā)明以組織工程常用的納米羥基磷灰石和聚乳酸為原料，采用超聲波共 混復(fù)合工藝和乳化-溶劑揮發(fā)法制備納米羥基磷灰石/聚乳酸(n-HA/PLA)復(fù)合材料的微球。因采用超聲空化技術(shù)，該材料與機(jī)械混合或者混煉壓制的同類復(fù) 合材料相比具有納米羥基磷灰石分散均勻，兩相結(jié)合良好，材料力學(xué)性能好的 特點(diǎn)；微球的制備工藝在干燥階段采用了冷凍干燥技術(shù)，促進(jìn)和增加了微球表 面孔洞的形成和數(shù)量，提高了微球的比表面積；本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，實(shí)施條件溫 和，較現(xiàn)有技術(shù)來(lái)講可實(shí)施性和可推廣性都要高，另一方面可通過(guò)調(diào)整工藝參 數(shù)可以進(jìn)行微球大小控制，可以使微球的應(yīng)用前景更加廣闊；制備的微球，可
用于骨組織工程中的微球粘結(jié)型支架和細(xì)胞工程中細(xì)胞微載體，以及可用于于 藥物與生物活性分子的傳輸。該微球也可作為成核微粒，用于多組分多核微球 的制備。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列有益效果
(1) 利用超聲波技術(shù)的超聲波空化效應(yīng)將納米羥基磷灰石、聚乳酸二者共 混，采用乳化-溶劑揮發(fā)法技術(shù)、冷凍千燥技術(shù)，制備了一種新型納米羥基磷灰 石/聚乳酸微球；
(2) 本發(fā)明納米羥基磷灰石的分散效果好，界面結(jié)合力強(qiáng)，復(fù)合微球材料 的機(jī)械強(qiáng)度等性能優(yōu)越；
(3) 本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，微球大小易于控制、操作容易、便于推廣；
(4) 本發(fā)明制備納米羥基磷灰石/聚乳酸微球的工藝，具有可生產(chǎn)的微球粒 徑范圍寬的特點(diǎn)用改變濃度、比例、攪拌速度等工藝參數(shù)，來(lái)控制微球的粒 徑大小，微球粒徑從80 20目(178 840(im)區(qū)間，一直可大到16 10目(1.19 2.0mm)，最大粒徑可達(dá)2.5 3.0mm;
(5) 最后，本發(fā)明方法制得的納米羥基磷灰石/聚乳酸微球具有表而孔洞、 比表面積大、力學(xué)性能好的特點(diǎn)。


圖1是實(shí)施例1的粒徑大于20目的納米羥基磷灰石/聚乳酸微球照片 圖2是實(shí)施例1的納米羥基磷灰石/聚乳酸微球的表面形態(tài)掃描電鏡照片， 放大500倍；
圖3是實(shí)施例2的納米羥基磷灰石/聚乳酸微球的表面形態(tài)掃描電鏡照片，放
大5000倍；
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
秤取25g微米級(jí)羥基磷灰石分置于瑪瑙球磨機(jī)中四個(gè)瑪瑙研磨罐屮，每罐 按5 : 10 : 20配比加入大、中、小號(hào)瑪瑙球，并加入研磨劑無(wú)水乙醇10毫升， 研磨7h，將磨好的納米級(jí)羥基磷灰石倒出置于遠(yuǎn)紅外干燥箱中低溫35t:烘千， 去除研磨劑，得到納米級(jí)羥基磷灰石，備用。秤取6.572g聚乳酸加入到盛有2()ml 三氯甲烷的碘量瓶中，在超聲波清洗儀中振蕩，將聚乳酸在超聲波作川下溶解 在三氯甲垸中配制成0.3286g/ml的濃度，然后加入0.3290g (5 : IOO質(zhì)量比)的 納米羥基磷灰石，繼續(xù)超聲波振蕩2 3h，保持超聲水溫不超過(guò)3(TC，期間用 手將碘量瓶振蕩2次，待溶液呈乳白色且無(wú)納米羥基磷灰石顆粒沉淀為止。取 1000ml抽濾瓶，加入700ml無(wú)水乙醇及0.3002g的聚丙烯醇置于磁力攪拌器上， 用500r/min的轉(zhuǎn)速攪拌溶解好。設(shè)置電腦恒流泵管徑3mm、預(yù)置20ml、轉(zhuǎn) 向順、流量設(shè)置3ml/min，將混合好的納米級(jí)羥基磷灰石/聚乳酸混合液用恒 流泵加入于抽濾瓶中，加液結(jié)束后馬上抽真空，真空度保持在O.()lMPa并保持 30min，后將抽濾瓶中的溶液轉(zhuǎn)移到燒杯中，置于冰箱內(nèi)冷藏24h。然后過(guò)濾， 用去離子水洗滌3次，在-l(TC、真空度為5.0KPa冷凍干燥箱中千燥8h，即得
9到納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球，最后過(guò)篩按目數(shù)分別包裝。產(chǎn)品粒徑生要
在20目(840pm)以上，見(jiàn)圖l，表面形態(tài)見(jiàn)圖2。 實(shí)施例2
秤取2.064g聚乳酸加入到盛有10ml四氫呋喃的碘量瓶中，在超聲波清洗儀 中振蕩，將聚乳酸在超聲波作用下溶解在四氫呋喃中配制成0.2064 g/ml的濃度， 然后加入0.3102g (15 : IOO質(zhì)量比)按實(shí)施例1制備的納米羥基磷灰石，繼續(xù) 超聲波振蕩2 3h，保持超聲水溫不超過(guò)30°C，期間用手將碘量瓶振蕩3次， 待溶液呈乳白色且無(wú)納米羥基磷灰石顆粒沉淀為止。取1000ml抽濾瓶，加入 7()0ml水及0.6102g的聚丙烯醇置于磁力攪拌器上，用1000r/min的轉(zhuǎn)速攪村溶 解好。設(shè)置電腦恒流泵管徑3mm、預(yù)置10ml、轉(zhuǎn)向順、流量設(shè)置5ml/min， 將混合好的納米級(jí)羥基磷灰石/聚乳酸混合液用恒流泵加入于抽濾瓶中，加液結(jié) 束后馬上抽真空，并將真空度保持在0.03MPa并保持20min，將抽濾瓶中的溶 液轉(zhuǎn)移到燒杯中，置于冰箱內(nèi)冷藏24h。然后過(guò)濾，去離子水洗滌3次，在-5"C、 真空度為2.5KPa冷凍干燥箱中干燥6h，即得到納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微 球，最后過(guò)篩按目數(shù)分別包裝。產(chǎn)品粒徑主要在80 40目(178 42()pm)之間。 表面形態(tài)見(jiàn)見(jiàn)圖3。
實(shí)施例3
秤取0.8041g聚乳酸加入到盛有10ml 二氯甲烷的碘量瓶中，在超聲波清洗 儀中振蕩，將聚乳酸在超聲波作用下溶解在二氯甲垸中配制成0.0804 g/ml的濃 度，然后加入0.0412g (5 : IOO質(zhì)量比)的按實(shí)施例1制備的納米羥基磷灰石， 繼續(xù)超聲波振蕩2 3h，保持超聲水溫不超過(guò)30X:，期間用手將碘量瓶振蕩2 次，待溶液呈乳白色且無(wú)納米羥基磷灰石顆粒沉淀為止。取1000mL抽濾瓶，加入700ml水及3ml的土溫-80置于磁力攪拌器上，用800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌溶解好。 設(shè)置電腦恒流泵管徑3mm、預(yù)置10ml、轉(zhuǎn)向順、流量設(shè)置5ml/min，將混 合好的納米級(jí)羥基磷灰石/聚乳酸混合液用恒流泵加入于抽濾瓶中，加液結(jié)束后 馬上抽真空，并將真空度保持在0.02MPa并保持25min，將抽濾瓶中的溶液轉(zhuǎn) 移到燒杯中，置于冰箱內(nèi)冷藏24h。然后過(guò)濾，去離子水洗滌3次，在-5"C、真 空度為3.0KPa冷凍干燥箱中干燥8h，即得到納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球， 最后過(guò)篩按目數(shù)分別包裝。產(chǎn)品粒徑主要在40 20目(420 84(^rn)以下。
權(quán)利要求
1.一種納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球的制備方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行1)將待磨料微米級(jí)的羥基磷灰石置于球磨機(jī)中，加入研磨劑無(wú)水乙醇，在瑪瑙球磨機(jī)中研磨6.5～7h，將磨好的納米級(jí)羥基磷灰石倒出置于遠(yuǎn)紅外干燥箱中低溫30～40℃烘干，去除研磨劑無(wú)水乙醇，得到納米級(jí)羥基磷灰石；2)將聚乳酸在超聲波作用下溶解在溶劑A中配制成一定濃度，然后加入一定比例的納米羥基磷灰石，繼續(xù)超聲波振蕩2～3h，保持超聲水溫不超過(guò)30℃將兩者混合均勻，待溶液呈乳白色且無(wú)納米羥基磷灰石顆粒沉淀為止；3)利用流動(dòng)注射法將上述混合液滴入溶有分散劑C，并與A溶劑對(duì)應(yīng)反相不溶的溶劑B的溶液中，在500～1000r/min攪拌速度下形成乳化微球；4)將形成乳化微球的溶液B減壓抽濾20～30min，揮發(fā)去除溶劑A以固化乳化微球，然后冷藏24h后過(guò)濾，洗滌，在-10～-5℃、真空度為1.5～5.0KPa冷凍干燥6～8h，即得到納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球的制備方法，其 特征在于配制聚乳酸溶液的一定濃度要求是質(zhì)量濃度8.0% 33.5%，加入納米 羥基磷灰石的一定比例是按質(zhì)量比納米羥基磷灰石聚乳酸=5 15 : 100。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球的制備方法，其 特征在于對(duì)應(yīng)的反相溶劑A、 B體系分別是①A四氫呋喃-B水；②A三氯甲烷-B無(wú)水乙醇；③A二氯甲烷-B水；分散劑C在體系①②所用的是聚丙烯醇，濃度是質(zhì)量濃度0.04% 0.10%，在體系③所用的是土溫-80，濃度是質(zhì)量濃度 0.20% 0.50%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球的制備方法，其 特征在于攪拌速度控制采用的是磁力攪拌器；流動(dòng)注射法所用儀器是電腦恒 流泵；具體操作是恒流泵管徑設(shè)置3mm;預(yù)置10 20ml;轉(zhuǎn)向順；流 量設(shè)置2 5 ml/min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球的制備方法，其 特征在于減壓抽濾操作的真空度為0.01 0.03MPa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球的制備方法，其 特征在于所述聚乳酸的分子量》7 8萬(wàn)，微米級(jí)羥基磷灰石的粒徑《l 6(am， 納米羥基磷灰石的粒徑< 1 pm 。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球的制備方法，以納米羥基磷灰石(n-HA)和聚乳酸(PLA)為原料，采用超聲波共混復(fù)合工藝和乳化-溶劑揮發(fā)法制備納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合材料的微球。其具體制備方法包括羥基磷灰石納米化、復(fù)合液比例配制、超聲波溶解共混、乳化成小液滴和減壓揮發(fā)溶劑、冷藏過(guò)濾、洗滌、冷凍干燥得到復(fù)合微球。與同類產(chǎn)品相比較，本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單易行，微球大小易于控制，制得的微球具有表面孔洞、比表面積大，力學(xué)性能好的特點(diǎn)。所得納米羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合微球，主要用于骨組織工程中的微球粘結(jié)型支架和細(xì)胞工程中細(xì)胞微載體，以及可用于于藥物與生物活性分子的傳輸。
文檔編號(hào)B01J13/02GK101590388SQ20091010411
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者廖曉玲, 進(jìn) 張, 徐文峰 申請(qǐng)人:重慶文理學(xué)院