專利名稱：天然高純度納米羥基磷灰石浸取工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然高純度納米羥基磷灰石生物材料的浸取工藝，屬于生物醫(yī)學(xué)材料的制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
牛、豬、羊等哺乳動物骨骼中，羥基磷灰石含量達(dá)到50 60%。這種天然羥基磷灰石在生物體中以非常精細(xì)的晶體結(jié)構(gòu)形式存在。這種晶體結(jié)構(gòu)形式為一種弱結(jié)晶、不規(guī)則、片狀形態(tài)，厚度5-10nm，長度10-50nm，為一種天然納米結(jié)構(gòu)。其鈣含量為37. 5% 38.0%，磷含量為15. 5 19.0%，這種合適的鈣/磷比決定了其表面良好的化學(xué)性能。這種結(jié)晶方式是組織器官的良好性能的物質(zhì)基礎(chǔ)，很難化學(xué)合成方法在體外被復(fù)制，因此，如果能提取高純度的天然羥基磷灰石并保持其基本晶體結(jié)構(gòu)不被破壞，就將得到一種更接近骨生物學(xué)性能的基礎(chǔ)生物材料。試驗證實，這種晶體結(jié)構(gòu)更適合成骨細(xì)胞以及破骨細(xì)胞的生長。
牛、豬、羊等骨骼容易得到，來源豐富，其無機(jī)成分以及天然骨小梁結(jié)構(gòu)與人體骨骼相當(dāng)接近，因此作為骨移植材料長期以來一直為人們所重視。但其有機(jī)成分(蛋白、膠原等) 一直給骨移植帶來困擾，例如生物相容性造成的排異反應(yīng)、朊蛋白引起的瘋牛病等。去除這些有機(jī)成分而保留較好的骨小梁結(jié)構(gòu)就能得到更好的骨移植材料。
傳統(tǒng)獲得動物骨的高純度無機(jī)成分的方法一般都是通過煅燒。煅燒溫度一般要到60(TC以上。在這種溫度下羥基磷灰石晶體會發(fā)生廣泛的再結(jié)晶過程，形成粗糙的大顆粒晶體結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重破壞天然狀態(tài)下羥基磷灰石精細(xì)的弱結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使其喪失生物學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)。在這種粗糙大顆粒晶體表面，成骨細(xì)胞以及破骨細(xì)胞很難形成新骨形成以及無機(jī)骨吸收這樣的動態(tài)平衡。
此外，以前一些脫脂脫蛋白骨的方法，只是部分出去有機(jī)成分，大部分膠原成分以及少量蛋白成分依然存在，無法獲得高純度羥基磷灰石成分。
還有一些方法用堿液將動物骨完全融解，在通過結(jié)晶方法提取骨結(jié)晶物。這種方法基本上完全破壞了羥基磷灰石晶體結(jié)構(gòu)，得到的結(jié)晶物成分完全喪失了天然骨小梁支架結(jié)構(gòu)。
天然高純度的羥基磷灰石不僅能直接作為骨的移植材料，還可以作為良好的吸附劑、緩釋載體等，與有機(jī)大分子結(jié)構(gòu)，如膠原、功能蛋白或者抗生素等再復(fù)合，形成新型的生物材料。也可以作為食品、化妝品添加劑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種天然高純度納米羥基磷灰石的制備方法。通過這種浸取工藝，不僅解決煅燒造成的再結(jié)晶問題，同時徹底去除有機(jī)質(zhì)成分，達(dá)到高純度的要求，而且還能保留部分骨小梁結(jié)構(gòu)。
浸取工藝是用溶劑浸漬固體混合物分離可溶組分及殘渣的單元操作，又稱固液萃取。本發(fā)明浸取所處理的物料是經(jīng)過前期處理的牛、豬、羊的骨骼。采用物理浸取、化學(xué)浸取多種的方法交替，通過單純的溶質(zhì)溶解過程，以及特定條件下以及特定溶劑中化學(xué)反應(yīng)將骨中所含有的有機(jī)成分溶解，回收殘渣，即可獲得純度較高的天然羥基磷灰石，所用的溶劑有水、醇、酮、氨或胺等其他有機(jī)溶劑。在浸取過程中，調(diào)整控制溫度，沸水反復(fù)清洗，保證天然羥基磷灰石純度以及納米晶體的特征。
具體工藝操作如下1、 物料的前期處理
取新鮮牛、豬、羊等動物股骨，徹底剝離軟組織，將股骨兩端松質(zhì)骨以及 股骨干皮質(zhì)骨分開處理。將動物骨切割成8 — 20mm規(guī)格的小骨塊。在高壓罐中， IO(TC， 5—10kg壓力下，煮沸2小時，進(jìn)行初步熟化脫脂。60 — 80。C干燥箱中 干燥8 — 10小時，室溫下，放置24小時。
也可以采用化學(xué)脫脂法。將骨塊浸泡于30%過氧化氫溶液中48小時，24 小時更換新的過氧化氫一次，流水沖洗，去除軟組織，放入乙醚中脫脂24小時。
2、 浸取法分離骨中有機(jī)物質(zhì)
將前期處理好的物料放入索氏萃取器中，加入甲苯循環(huán)提取24小時。分離 回收物料殘渣，用流水沖洗3次，常溫干燥，再用乙醇浸泡24小時，去除有機(jī) 溶劑。
二次固液萃取工藝。將物料殘渣放入索氏萃取器中，加入乙二胺和水(85: 15)的共沸混合物中，加溫共沸循環(huán)萃取5 8天，中間可以根據(jù)情況更換數(shù)次 共沸混合物，直到溶劑顏色無明顯變化，無有機(jī)物質(zhì)萃取為止。
也可以根據(jù)情況采用超聲波或者離心萃取器進(jìn)行固液萃取。
3、 粗洗工藝
將物料殘渣取出后用IO(TC熱水進(jìn)行粗洗三次，每次清洗時間為4小時，清 洗完一次用離心機(jī)甩干、干燥后再次換熱水清洗。沸水反復(fù)清洗可以保證有機(jī) 溶劑以及溶解物質(zhì)徹底清除，同時也能保證天然羥基磷灰石晶體結(jié)構(gòu)。
根據(jù)物料量，必要時可以再次重復(fù)上述固液萃取過程。
4、 精洗工藝
用去離子水流動沖洗，流速1L/小時，流水沖洗物料殘渣至少三天，直至無有機(jī)溶劑被檢測出。
5、 干燥工藝
將物料殘渣在15(TC烤箱中干燥，然后加溫到250 300'C進(jìn)一步干燥20小 時。從而獲得高純度天然羥基磷灰石顆粒。通過這種干燥方法可以進(jìn)一步去除 殘留及其少量的有機(jī)物質(zhì)，提高羥基磷灰石純度。
6、 粉碎
根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格型號進(jìn)行粉碎。 一般可以磨成0.2 2ram左右顆粒，用于骨填 充。也可以用膠體磨等將其磨成更細(xì)顆粒用于復(fù)合膠原、纖維素等有機(jī)大分子， 重新構(gòu)架新的生物植入材料。
7、 分裝滅菌
根據(jù)骨質(zhì)來源、顆粒尺寸、重量，分裝聚乙烯瓶中，Y射線輻射滅菌。
具體實施例方式
通過以下實施例進(jìn)一步舉例描述本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明，在 不背離本發(fā)明的技術(shù)解決方案的前提下，對本發(fā)明所作的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 容易實現(xiàn)的任何改動或改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
實施例1
選取新鮮1歲齡牛股骨，去除軟組織，并將股骨兩端松質(zhì)骨和股骨干皮質(zhì) 骨分別處理。將皮質(zhì)骨切割成lcmX lcm大小骨塊，松質(zhì)骨切割成1. 5cmX 1. 5cm 大小骨塊。在高壓罐中，IO(TC, 5 — 10kg壓力下，煮沸2小時，進(jìn)行初步熟化 脫脂。60—8(TC干燥箱中干燥8—10小時，室溫下，放置24小時。
將前期處理好的物料放入索氏萃取器中，加入甲苯循環(huán)提取24小時。分離 回收物料殘渣，流水沖洗，常溫干燥，再用乙醇浸泡24小時，去除有機(jī)溶劑。取2000g脫脂骨塊，置入索氏萃取器中，加入1000ml 99%乙二胺和150ml 去離子水。重復(fù)混合。加溫共沸萃取，開始3天每天更換共沸混合液1次，液 體顏色逐漸由暗紅變淡，第4、 5天溶劑顏色沒有變化。。
將物料殘渣取出后用IO(TC熱水進(jìn)行粗洗三次，每次清洗時間為4小時，清 洗完一次用離心機(jī)甩干，常溫干燥后再次換熱水清洗。用去離子水，流速1L/ 小時，流水沖洗物料殘渣5天，至無有機(jī)溶劑被檢測出。
將物料殘渣在150。C烤箱中干燥，然后加溫到250 300'C進(jìn)一步干燥20小 時。獲得高純度天然羥基磷灰石顆粒。將顆粒產(chǎn)品磨成0.2 2mm左右小顆粒， 并包裝滅菌。
實施例2
將實施例1中的成品顆粒進(jìn)行檢測。檢測包括X-射線衍射分析、掃描電鏡、 純度測定等。
樣品X—射線衍射分析其主要成份為較純的羥基磷灰石。掃描電鏡下可以觀 察到羥基磷灰石晶體結(jié)構(gòu)為不規(guī)則、片狀形態(tài)，厚度5-10nm，長度10-50nm， 完全符合新鮮骨的羥基磷灰石晶體結(jié)構(gòu)，此外，電鏡下沒有發(fā)現(xiàn)有機(jī)物殘留。
純度測定是通過總氮以及羥脯氨酸分析來判定。蛋白含量〈0.06%，膠原 含量〈0. 05%。
權(quán)利要求
1、一種天然高純度納米羥基磷灰石生物材料的浸取工藝。這種羥基磷灰石保持其基本晶體結(jié)構(gòu)不被破壞，是一種更接近骨生物學(xué)性能的基礎(chǔ)生物材料，這種晶體結(jié)構(gòu)更適合成骨細(xì)胞以及破骨細(xì)胞的生長。浸取工藝中采用物理浸取、化學(xué)浸取多種的方法交替，通過單純的溶質(zhì)溶解過程，以及特定條件下以及特定溶劑中化學(xué)反應(yīng)將骨中所含有的有機(jī)成分溶解，所用的溶劑有水、醇、酮、氨或胺等其他有機(jī)溶劑。在浸取過程中，調(diào)整控制溫度，沸水反復(fù)清洗，保證天然羥基磷灰石純度以及納米晶體特征。其工藝包括浸取前期的處理方法、浸取工藝、水洗工藝以及干燥工藝等。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然高純度納米羥基磷灰石的浸取工藝前期處理方法， 其特征包括骨塊的處理(皮質(zhì)骨松質(zhì)骨分開處理)，5—10kg壓力IOO'C水煮熟 化脫脂方法。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天然高純度納米羥基磷灰石的浸取工藝，其特征是采 用索氏萃取器，加入甲苯循環(huán)提取24小時。分離回收物料殘渣，用流水沖洗3 次，常溫干燥，乙醇浸泡24小時，去除有機(jī)溶劑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天然高純度納米羥基磷灰石的浸取工藝，其特征是采 用二次固液萃取工藝或者多次固液萃取工藝。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次或者多次固液萃取工藝，其特征為索氏萃取器加 入乙二胺和水(85: 15)的共沸混合物中，加溫共沸循環(huán)萃取5 8天，中間可 以根據(jù)情況更換數(shù)次共沸混合物，直到溶劑顏色無明顯變化，無有機(jī)物質(zhì)萃取 為止。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然高純度納米羥基磷灰石的浸取工藝，采用粗洗和 精洗工藝保證制備的羥基磷灰石純度以及晶體結(jié)構(gòu)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的粗洗工藝，其特征在于IO(TC熱水進(jìn)行粗洗三次，每次清洗時間為4小時，清洗完一次用離心機(jī)甩干、干燥后再次換熱水清洗。沸 水反復(fù)清洗可以保證有機(jī)溶劑以及溶解物質(zhì)徹底清除，同時也能保證天然羥基 磷灰石晶體結(jié)構(gòu)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的精洗工藝，其特征是用去離子水流動沖洗，流速1L/ 小時，流水沖洗物料殘渣至少三天，直至無有機(jī)溶劑被檢測出。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天然高純度納米羥基磷灰石的浸取工藝，其運(yùn)用的干 燥工藝特征是150'C烤箱中干燥，然后加溫到250 30(TC進(jìn)一步干燥20小時。 從而獲得高純度天然羥基磷灰石顆粒。通過這種干燥方法可以進(jìn)一步去除殘留 及其少量的有機(jī)物質(zhì)，提高羥基磷灰石純度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然高純度納米羥基磷灰石生物材料的浸取工藝。這種羥基磷灰石保持其基本晶體結(jié)構(gòu)不被破壞，是一種更接近骨生物學(xué)性能的基礎(chǔ)生物材料，這種晶體結(jié)構(gòu)更適合成骨細(xì)胞以及破骨細(xì)胞的生長。浸取工藝中采用物理浸取、化學(xué)浸取多種的方法交替，通過單純的溶質(zhì)溶解過程，以及特定條件下以及特定溶劑中化學(xué)反應(yīng)將骨中所含有的有機(jī)成分溶解，所用的溶劑有水、醇、酮、氨或胺等其他有機(jī)溶劑。在浸取過程中，調(diào)整控制溫度，沸水反復(fù)清洗，保證天然羥基磷灰石純度以及納米晶體特征。
文檔編號C01B25/00GK101462707SQ20071030217
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者煒 孫 申請人:煒 孫