一種氟-銪共摻雜柱狀羥基磷灰石納米晶的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氟-銪共摻雜柱狀羥基磷灰石納米晶的低溫礦化制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米羥基磷灰石(Ca10(OH)2(PO4)6，HAp)是人體骨骼和牙齒中無機(jī)相的主要組成物質(zhì)，具有良好的生物相容性。此外，羥基磷灰石晶體屬于六方晶系，其特殊的空間結(jié)構(gòu)使它晶格中的陰、陽離子均能被其它的適宜離子取代，從而賦予其新的理化性質(zhì)和功效。
[0003]稀土元素銪和鋱常被用于摻雜羥基磷灰石制備細(xì)胞熒光探針，以克服傳統(tǒng)熒光染料的低熒光強(qiáng)度和較低的耐光性，提高探針的穩(wěn)定性和彌補(bǔ)光漂白的缺陷，同時克服熒光量子點(diǎn)探針的高毒性缺陷。其中，氟離子常被用于共摻雜以消除羥基磷灰石晶格里羥基對稀土離子的光淬滅效應(yīng)。目前，合成單晶氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶均在中高溫條件下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種氟-銪共摻雜柱狀羥基磷灰石納米晶的低溫礦化制備方法。
[0005]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程如下:
一種氟-銪共摻雜羥基磷灰石納米晶的制備方法，在油酸、油胺和乙醇混合液中，加入I丐鹽水溶液、磷酸鹽水溶液、硝酸銪水溶液和氟化鈉水溶液，攪拌均勻后在O V?30°C的環(huán)境中靜置7~30天即可獲得柱狀氟-銪共摻雜羥基磷灰石納米晶，其中最終油酸、油胺、乙醇、水的體積比為(2-6):1: (10-30): (10-30)。
[0006]所述鈣鹽為硝酸鈣；磷酸鹽選自磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉；鈣鹽與磷酸鹽的摩爾比為1:1.67 ;氟化鈉與鈣鹽的摩爾比為(0.05~0.2):1 ;硝酸銪與鈣鹽的摩爾比為(0.05-0.2):1。
[0007]使用環(huán)己烷和乙醇反復(fù)洗滌數(shù)次獲得的終產(chǎn)物，環(huán)己烷為洗滌劑，乙醇為助沉淀劑。
[0008]上述制備的氟-銪共摻雜羥基磷灰石納米晶為柱狀，直徑10~15 nm，長度25 ~50nmo
[0009]上述方法制備得到的的氟-銪共摻雜羥基磷灰石納米晶可應(yīng)用在細(xì)胞熒光標(biāo)記和生物組織修復(fù)材料中。
[0010]本發(fā)明基于天然羥基磷灰石礦化和易被雜質(zhì)離子摻雜的機(jī)理，借鑒生物體內(nèi)硬組織形成環(huán)境中存在疏水性物質(zhì)，改變以往生物質(zhì)礦化體系為水相體系為在礦化反應(yīng)體系中引進(jìn)疏水性物質(zhì)形成親疏水性混合體系，以及利用一價氟離子和三價銪離子強(qiáng)相互作用的特點(diǎn)，在常溫反應(yīng)體系獲得含氟-銪共摻雜的六方柱狀納米羥基磷灰石。
[0011]本發(fā)明的積極效果:本發(fā)明基于自然界羥基磷灰石的生物礦化法通過改進(jìn)礦化反應(yīng)體系，確立一簡單的油水混合礦化體系，以及利用強(qiáng)陰、強(qiáng)陽離子之間的作用力，進(jìn)行低溫礦化制備氟-銪共摻納米雜羥基磷灰石。本發(fā)明制備方法原料廉價易得，反應(yīng)條件極其溫和，合成工藝簡單易實(shí)現(xiàn)，工藝放大容易且重現(xiàn)性能好，反應(yīng)成本低，產(chǎn)物質(zhì)量穩(wěn)定；本方法所制備的氟-銪共摻雜的六方柱狀納米羥基磷灰石具有紅色熒光，可用于細(xì)胞熒光標(biāo)記，亦可作為無機(jī)原材料用于制備人工骨、骨水泥等生物醫(yī)用組織修復(fù)材料。
【附圖說明】
[0012]圖1是實(shí)施例1制備的氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶的TEM圖；
圖2是實(shí)施例1制備的氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶的HRTEM圖；
圖3是實(shí)施例1制備的氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶的H)S圖；
圖4是實(shí)施例1制備的氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶的XRD圖；
圖5是實(shí)施例1制備的氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶的熒光光譜圖(右上角圖為局部放大圖)；
圖6是實(shí)施例4制備的氟-銪共摻雜的羥基磷灰石梭狀納米晶的TEM圖；
圖7是實(shí)施例5制備的氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶的細(xì)胞標(biāo)記圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0014]實(shí)施例1氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶的制備
在250mL的燒杯中，加入1mL油酸，5ml油胺，50mL乙醇，然后再加入0.25M的硝酸鈣溶液25mL、0.25M的硝酸銪溶液2.5mL、0.15M的磷酸鈉溶液25mL和0.25M的氟化鈉溶液5mL，攪拌均勻，封孔膜封住燒杯口，在室溫中靜置20d。反應(yīng)結(jié)束后，離心收集沉淀，并用環(huán)己烷和乙醇洗滌數(shù)次獲得終產(chǎn)物。
[0015]通過透射電鏡檢測顯示反應(yīng)的產(chǎn)物為的六方柱狀納米晶，直徑約15nm，長約30~50nm,如圖1所示；對產(chǎn)物進(jìn)行HRTEM檢測發(fā)現(xiàn)納米顆粒結(jié)晶性良好，如圖2所示；EDS分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中含有鈣、磷、氟、銪等元素，如圖3所示；經(jīng)XRD分析知所的產(chǎn)物為羥基磷灰石，如圖4所不；經(jīng)焚光光譜掃描發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物在594nm和617nm處有強(qiáng)的紅光吸收峰，如圖5所示。
[0016]實(shí)施例2氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶的制備
在250mL的燒杯中，加入1mL油酸，5ml油胺，50mL乙醇，然后再加入0.25M的硝酸鈣溶液25mL、0.25M的硝酸銪溶液2.5mL、0.15M的磷酸鈉溶液25mL和0.25M的氟化鈉溶液5mL，攪拌均勻，封孔膜封住燒杯口，在10°C恒溫箱中靜置20d。反應(yīng)結(jié)束后，離心收集沉淀，并用環(huán)己烷和乙醇洗滌數(shù)次獲得終產(chǎn)物。產(chǎn)物類似于實(shí)例I的結(jié)果，為直徑約12nm和長約25~40nm的六方柱狀納米晶。
[0017]實(shí)施例3氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶的制備
在50mL的燒杯中，加入4mL油酸，Iml油胺，15mL乙醇，然后再加入0.25M的硝酸鈣溶液1mL, 0.25M的硝酸銪溶液2mL、0.15M的磷酸鈉溶液1mL和0.25M的氟化鈉溶液2mL，攪拌均勻，封孔膜封住燒杯口，在4°C恒溫箱中靜置30d。反應(yīng)結(jié)束后，離心收集沉淀，并用環(huán)己烷和乙醇洗滌數(shù)次獲得終產(chǎn)物。產(chǎn)物類似于實(shí)例I的結(jié)果，為直徑約1nm和長約25~35nm納米晶。
[0018]實(shí)施例4對比實(shí)例
與實(shí)例I類似，不同之處在于反應(yīng)為150°C的水熱反應(yīng)體系。
[0019]在250mL的燒杯中，加入1mL油酸，5ml油胺，50mL乙醇，然后再加入0.25M的硝酸鈣溶液25mL、0.25M的硝酸銪溶液2.5mL、0.15M的磷酸鈉溶液25mL和0.25M的氟化鈉溶液5mL，攪拌均勻，密封于鋼套中，在150°C的烘箱中反應(yīng)10小時。反應(yīng)結(jié)束后，離心收集沉淀，并用環(huán)己烷和乙醇洗滌數(shù)次獲得終產(chǎn)物，其透射電鏡檢測如圖6所示為長度約10nm的梭狀納米晶。
[0020]實(shí)施例5氟-銪共摻雜的羥基磷灰石單晶納米棒的應(yīng)用
第一步，納米棒表面的親疏水性轉(zhuǎn)換。稱取實(shí)施例1制備的20mg的銪摻雜羥基磷灰石單晶納米棒沉淀，重新分散于3ml的環(huán)己燒中，并加入到溶有20mg Pluronic F127的1ml水溶液中，然后再加入6ml四氫呋喃，震蕩混勻后，獲得渾濁的懸浮液。然后通過減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)移除混合液中的有機(jī)溶劑，再用水洗去多余的Pluronic F127后獲得親水性氟-銪共摻雜的羥基磷灰石單晶納米粒子。
[0021]第二步，具有紅色熒光的氟-銪共摻雜的羥基磷灰石單晶納米棒的細(xì)胞標(biāo)記。
[0022]在37°C的CO2含量為5%的細(xì)胞培養(yǎng)箱中，用含有10%胎牛血清、2 mM谷氨酰胺、100 U/ml的青霉素、100 μ g/ml鏈霉素的DMEM培養(yǎng)液培養(yǎng)A549細(xì)胞，維持在指數(shù)生長狀態(tài)。把滅菌的玻璃底片放入24孔板中，然后加入已經(jīng)計數(shù)的A549細(xì)胞懸浮液，使每個玻璃片上有I X 15的細(xì)胞數(shù)，培養(yǎng)24h，再加入150 Pg/ml熒光納米粒子溶液在37°C培養(yǎng)4 h，再用滅菌的PBS洗去未攝取的納米粒子，取出玻璃片立刻用4%多聚甲醛在室溫下固定1min,固定好的細(xì)胞用激光掃描共焦顯微鏡觀察形貌，結(jié)果如圖7所示。
【主權(quán)項】
1.一種氟-銪共摻雜柱狀羥基磷灰石納米晶的制備方法，其特征在于:在油酸、油胺和乙醇的混合液中，加入I丐鹽水溶液、磷酸鹽水溶液、硝酸銪水溶液和氟化鈉水溶液，攪拌均勻后在(TC?30°C的環(huán)境中靜置7~30天即可獲得柱狀氟-銪共摻雜羥基磷灰石納米晶，其中最終油酸、油胺、乙醇、水的體積比為(2~6):1: (10~30): (10-30)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于:鈣鹽為硝酸鈣；磷酸鹽選自磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉；鈣鹽與磷酸鹽的摩爾比為1:1.67 ;氟化鈉與鈣鹽的摩爾比為(0.05-0.2):1 ;硝酸銪與鈣鹽的摩爾比為(0.05-0.2):1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:使用環(huán)己烷和乙醇反復(fù)洗滌數(shù)次獲得的終產(chǎn)物，環(huán)己烷為洗滌劑，乙醇為助沉淀劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:制備的氟-銪共摻雜羥基磷灰石納米晶為柱狀，直徑10-15 nm，長度25 ~ 50nm。5.權(quán)利要求1所述方法制備得到的的氟-銪共摻雜羥基磷灰石納米晶在細(xì)胞熒光標(biāo)記中的應(yīng)用。6.權(quán)利要求1所述方法制備得到的的氟-銪共摻雜羥基磷灰石納米晶在生物組織修復(fù)材料中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氟-銪共摻雜柱狀羥基磷灰石納米晶的制備方法，其在油酸、油胺和乙醇的混合液中，加入鈣鹽溶液、磷酸鹽水溶液、硝酸銪水溶液和氟化鈉水溶液，攪拌均勻后在0℃～30℃的環(huán)境中靜置7~30d，即可獲得柱狀氟-銪共摻雜的羥基磷灰石納米晶。本發(fā)明制備的羥基磷灰石納米晶具有紅色熒光特性，可用于生物細(xì)胞的熒光標(biāo)記和制備人工骨等可降解的生物醫(yī)用修復(fù)材料。
【IPC分類】B82Y40/00, C01B25/32, B82Y30/00, A61L27/42, G01N21/64, C09K11/71, C09K11/86, A61L27/50
【公開號】CN105219391
【申請?zhí)枴緾N201510605197
【發(fā)明人】鄭曉燕, 馬海霞, 范代娣, 惠俊峰
【申請人】西北大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月22日