專利名稱：可載藥的羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合多孔微球制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可載藥的羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合多孔微球制備方法，屬于生物 材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為骨科用藥物載體材料，以磷酸鈣類為基礎(chǔ)的無機(jī)生物材料因化學(xué)成分與骨組織相 似，且具有骨傳導(dǎo)特性，與其它骨科類藥物載體材料相比，有不可取代的優(yōu)勢。作為藥物 載體的磷酸鈣類材料主要有支架和粉體兩種類型。支架類材料由于其難于根據(jù)病灶部位的 形狀成型限制了其應(yīng)用，而粉體類材料由于其載藥能力和弱的耐沖刷能力也存在明顯的缺 點。顆粒狀藥物載體具有更高的藥物活性，如預(yù)期的治療效果，高的藥物利用率，藥物釋 放的周期長和可控性等；研究表明顆粒藥物載體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)將影響其在人體內(nèi)的活性， 不規(guī)則形狀的載藥顆粒植入人體后易產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，因此形狀規(guī)則的球狀載藥顆粒是植入 藥物載體的首選。
磷酸鹽微球載體可分為非燒結(jié)和燒結(jié)兩大類，非燒結(jié)類的制備方法主要有乳化法、噴 霧干燥法、層層組裝法等。采用乳化法制備羥基磷灰石或復(fù)合微球的專利有中國專利 CN200410019979. 3，美國專利6， 752， 938和7， 090， 868等。專利CN200410019979. 3描述了 一種含羥基磷灰石微球的制備方法按比率將乙基纖維素溶于三氯甲垸和正己烷的混合溶 液中，作為有機(jī)相；按比率將羥基磷灰石加入一定濃度的海藻酸鈉溶液中制備成白色糊狀 物；將糊狀物加入有機(jī)相中，攪拌5-10分鐘，形成微球，再加入一定濃度的氯化鈣溶液， 保持同樣的攪拌速度，繼續(xù)攪拌60-90分鐘，除去有機(jī)物，用水洗滌、干燥，可獲得直徑 為200-300nm的復(fù)合微球。美國專利6， 752， 938介紹了膠原與生物陶瓷粉末復(fù)合微球的制 備方法。專利按比率將肽膠原、磷酸三鈣、藻酸鹽、磷的緩沖鹽配制成混合溶液，將混合 溶液裝入連接注射劑泵的容器中，控制泵系統(tǒng)氮氣流量為5ml/min，使混合溶液通過針頭成 球，滴入溫度為4。C，摩爾濃度為1.5。/。的氯化鈣溶液中(或2-N-環(huán)己基氨基乙垸、殼聚糖溶 液)，再將微球浸泡在磷酸鹽緩沖溶液中溶解內(nèi)部和表面的藻酸鹽和殼聚糖，同時，膠原 形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此方法制得的微球直徑可調(diào)，且具有貫通性微孔，比表面積大。目前用于 制備乳液的有機(jī)物主要有殼聚糖、明膠、海藻酸鈉、聚乳酸等。噴霧干燥法和熔融噴霧法 是制備微球的另一常用方法，相關(guān)專利有中國專利CN200410035768.9， CN200610069677， 美國專利6， 730， 324， 6， 949， 251 (過篩成球燒結(jié))和歐洲專利ZA200308332， US2004180091。 美國專利(歐洲查詢)US2002155144 (將骨水泥漿料體系進(jìn)行噴霧干燥、成球，原位包裹藥 物)。專利US2002155144是以磷酸鹽骨水泥為原料，其鈣/磷比在1. 2-1. 67，在調(diào)制漿料過 程復(fù)合加入所需藥物，通過傳統(tǒng)的噴霧干燥過程制得粒徑為10-1000)am的微球。類似的專 利還有US2004180091，專利以單一的磷酸鈣或復(fù)合粉末為原料，如亞磷酸鹽、磷酸鈉、氫
氧化鈣、碳酸氫鈣和聚乙烯酸。通過球磨獲得，使其鈣/磷原子比為1.5，再經(jīng)噴霧干燥制 得粒徑為O. 5-1000)Lim的微球，微球中無機(jī)相顆粒粒徑小于100nm，孔徑為l-200nm。由于碳 酸根離子的濃度可以根據(jù)配方來調(diào)整，從而可以根據(jù)微球的應(yīng)用要求有效調(diào)整微球的溶解 和再吸收行為。還有采用水熱反應(yīng)組裝法的制備技術(shù)，如中國專利CN01134082.7介紹了用 水熱反應(yīng)制得具有納米結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石中空微球，納米羥基磷灰石的粒徑為5-500咖， 中空微球尺寸為O. l-5pm。用乳液法和噴霧干燥法制備磷酸鹽微球的特點在于可原位包 裹藥物，包埋率高；但由于制備時往往需加入一定量有機(jī)物，在成球過程中起到聚合、粘 結(jié)等作用，為此大大減少了微球中的通孔。通常采用溶劑將有機(jī)物溶解，形成通孔。在溶 解過程，易導(dǎo)致微球塌陷，對原位載藥量有一定影響。另一類藥物載體為燒結(jié)微球，通過 對沒有原位包裹藥物的微球進(jìn)行熱處理，可獲得高強(qiáng)度、高孔隙率、且為通孔的燒結(jié)微球， 這類磷酸鈣陶瓷微球主要通過吸附進(jìn)行載藥，其載藥劑量較少，且難于精確控制載藥量， 藥物釋放不穩(wěn)定。世界專利WO 98/43558和美國專利5， 055, 307均報道了這類微球的制備特 點。因此探索一種制備形狀規(guī)則，孔隙率高、載藥量大，具有可調(diào)藥物釋放特性且經(jīng)濟(jì)可 行的磷酸鹽微球的方法，對骨修復(fù)和治療將有積極促進(jìn)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可載藥的羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合多孔微球制備方 法，以該方法制得的微球，其鈣/磷比可根據(jù)微球應(yīng)用要求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，微球以燒結(jié)羥 基磷灰石為骨架，孔壁被結(jié)晶度低的碳羥基磷灰(CHAp)石所覆蓋。CHAp呈針狀和葉狀， 構(gòu)成具納米孔的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。微球粒徑為100-300)am，微球孔隙率為20-53%，貫通性好， 比表面積大，載藥量大，并且可以二次載藥，可用于治療骨組織缺損和修復(fù)的藥物載體。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)的， 一種可載藥的羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合 多孔微球制備方法，其特征在于包括以下過程
1. 納米羥基磷灰石粉末的制備
分別將四水硝酸鈣和五氧化二磷分別加入無水乙醇中制得鈣磷比為1.67的前驅(qū)體， 再將這兩種溶膠均勻混合，用氨水調(diào)pH值為8，在室溫靜置12小時獲得凝膠。凝膠于65°C 干燥后經(jīng)600。C煅燒、保溫2h，獲得粒徑為20-50nm的羥基磷灰石粉末。
2. a-磷酸三鈣粉末的制備
將分析純的CaHP04'2H20與CaC03按摩爾比為2: 1的比例混合，并添加0.5-3.0wt% 的礦化劑，所述的礦化劑為氟化鉀、氟化鈣或氟化鈉。以乙醇為介質(zhì)，球磨后經(jīng)干燥、過篩， 然后于1250-1480。C下反應(yīng)4h，得到純度達(dá)99.2。/。以上的a-磷酸三鈣(a-TCP)。再將制得 的a-TCP在乙醇介質(zhì)中球磨4-6h、在80-100。C干燥，獲得平均粒徑為1.6(am的粉末，置 于干燥器中備用。
3. 羥基磷灰石微球的制備
將明膠加入溫度為40。C的去離子水中，配制濃度為0.1 0.3g/ml的明膠溶液；精確稱取
經(jīng)步驟1制得的納米羥基磷灰石(HAp)粉末，在明膠溶液中加入羥基磷灰石配制成每毫 升明膠溶液中含0.1~0.52g的納米羥基磷灰石的混合懸浮體。在攪拌速度為300-700rpm的 速度下將明膠/納米羥基磷灰石混合懸浮體加入植物油中，油溫保持在14-16 °C。攪拌lh 后，靜置8 12h微球沉淀于油層底部；將上層植物油倒去，并用丙酮和乙醇依次洗滌制備 的微球，在空氣中自然干燥得到明膠/納米羥基磷灰石的復(fù)合微球；將復(fù)合微球在煅燒爐 中于1100°C進(jìn)行燒結(jié)，升溫制度為以升溫速率為l°C/min從室溫升溫至50(fC，在500°C 保溫2h;然后再以2°C/min的升溫速率由500°C升至1100°C，保溫2h，隨爐冷卻得到多 孔羥基磷灰石微球。
4.羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合的多孔微球的制備
將a-磷酸三鈣、Ca(H2P04)2 .H20、 CaC03和納米羥基磷灰石按質(zhì)量比為86: 5: 5: 4，均勻混勻、研磨。用質(zhì)量百分比濃度為0.8。/。的NaH2P04調(diào)和上述骨水泥，制得固相含量 為40 75wt。/。的骨水泥漿料。將經(jīng)步驟3制得的羥基磷灰石微球置入抽真空的玻璃容器中， 再將骨水泥漿料注入容器，保持5-10分鐘，然后將骨水泥漿料過濾，把獲得的復(fù)合多孔 微球在濕度為100%的環(huán)境下固化12小時以上，再在真空中干燥，得到羥基磷灰石微球與 骨水泥復(fù)合的多孔微球。
本方法的優(yōu)點在于羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合的多孔微球其孔隙率和微球大小容 易調(diào)控，藥物可通過骨水泥漿料的調(diào)制過程進(jìn)行復(fù)合，載藥量大且可調(diào)；含藥物的骨水泥 與多孔羥基磷灰石微球復(fù)合后在固化過程可形成納米、貫通性的微孔，有利于控制藥物釋 放速率。本發(fā)明制備的復(fù)合多孔微球可作為骨修復(fù)和治療一體化的藥物載體或支架。


圖1為本發(fā)明實施例2制得的多孔羥基磷灰石微球的掃描電鏡像片； 圖2為本發(fā)明實施例2制得的多孔羥基磷灰石微球高放大倍數(shù)的掃描電鏡像片；具體實施方式
實施例1
步驟一納米羥基磷灰石的合成
按Ca/P摩爾比為1.67比分別精確稱取23.66gCa(N03)2'4H20和4.26g P205，將相應(yīng)的
Ca(N03)2-4H20禾Q P205分別溶入300ml禾Q 125ml無水乙醇中，制備成摩爾濃度分別為
O.3mol/L禾卩0.24mol/L的Ca(N03)2fB 205溶液。以100ml無水乙醇為基液，把P205和
Ca(N03)2溶液同時滴入基液中，不斷攪拌，得到透明溶液，靜置24小時得到乳白色膠狀
體系。然后在烘箱中于70°C干燥，得到白色粉末。再將得到的白色粉末放到煅燒爐中加
熱到300°C便可得到結(jié)晶程度低的羥基磷灰石，在600°C煅燒則能得到結(jié)晶完整的羥基磷
灰石，并且煅燒粉末具有良好的分散性。 步驟二
精確稱取171.1克二水磷酸氫鈣(CaHP(V2H20)和50.0克碳酸鈣(CaC03)，加入1.4 克CaF2和0.8克KF復(fù)合礦化劑，將此混合料置入球磨罐中，磨介和介質(zhì)分別為氧化鋯球
和無水乙醇，料:球:介質(zhì)重量比為1:2:1.7，球磨4小時后，在80°C溫度下干燥，將干燥 后的粉料過篩，于1300。C煅燒，并保溫2小時，而后隨爐自然冷卻至室溫，可獲得純度 達(dá)99.2。/。的a-磷酸三轉(zhuǎn)材料，將所制得的a-磷酸三轉(zhuǎn)材糚開磨、封存待用。 步驟三羥基磷灰石多孔微球的制備
精確稱取3g明膠，在40°C的溫度下溶于30ml的去離子水中，攪棒1小時制得濃度 為0.1g/ml的明膠溶液，稱取3克由步驟一制備的納米羥基磷灰石粉末，加入到上述明膠 溶液中制得每毫升含有O.lg納米羥基磷灰石的明膠與納米羥基磷灰石的混合懸浮體。在 攪拌速度為400rpm的速度下將明膠/納米羥基磷灰石混合懸浮體加入豆油中，油溫保持在 15°C。攪拌lh后，靜置12h微球沉淀于油層底部；將上層豆油倒去，并用丙酮和乙醇分 別洗滌制備的微球，在空氣中自然干燥得到明膠/納米羥基磷灰石的復(fù)合微球；將復(fù)合微 球在煅燒爐中于1100°C進(jìn)行燒結(jié)，升溫制度為室溫 50(fC的升溫速率為l°C/min， 500°C 保溫2h，此過程主要是有機(jī)物明膠的排除；然后再以2°C/min的升溫速率升至1100°C， 保溫2h，隨爐冷卻得到孔隙率為38%，具有通孔的HAp微球。
步驟四羥基磷灰石陶瓷微球與骨水泥復(fù)合的多孔微球的制備
以總質(zhì)量為20克，按質(zhì)量比86: 5: 5: 4稱取17. 2克由步驟二制備的ci-TCP粉末、 1克分析純的Ca(H2P04)2孔0、 1克分析純的CaC03和0. 8克步驟一制備的HAp配置骨水泥， 在瑪瑙碾缽中均勻研磨，混勻。稱取1.6克NaH2P04，溶于20ml的去離子水中制得濃度為 0. 8%的調(diào)和液；將均勻混合的骨水泥加入16ml的調(diào)和液中配制成固相百分質(zhì)量為55. 6% 的漿料。稱取5克步驟三制備的多孔HAp微球，放入開口玻璃燒杯中，再放入密封容器 中抽真空，然后將骨水泥槳料注入到裝有多孔HAp微球的玻璃燒杯中，再繼續(xù)抽真空半 小時，打開密封容器，過濾多余漿料；將得到的羥基磷灰石陶瓷微球與骨水泥復(fù)合的微球 在濕度為100%的環(huán)境下固化60小時后，再在真空中干燥，獲得表面具有納米微孔的復(fù)合 微球。
實施例2
歩驟一和歩驟二與實施例1相同。
步驟三羥基磷灰石多孔微球的制備
將4.5g明膠在4(fC的溫度下溶于30ml的去離子水中，攪拌1小時制得濃度為0.15g/ml 的明膠溶液；精確稱取由實施例1步驟一制備的9克納米羥基磷灰石(HAp)粉末，加 入到上述明膠溶液中制得濃度為0.3g/ml的明膠/HAp的混合懸浮體。在攪拌速度為700rpm 的速度下將明膠/HAp混合懸浮體加入豆油中，油溫保持在15°C。攪拌lh后，靜置24h 微球沉淀于油層底部；將上層植物油倒去，并用丙酮和乙醇分別洗滌制備的微球，在空氣 中自然干燥得到明膠/HA的復(fù)合微球；將復(fù)合微球在煅燒爐中于1100°C進(jìn)行燒結(jié)，升溫 制度為室溫 500°C的升溫速率為l°C/min， 500。C保溫2h，此過程主要是有機(jī)物明膠的 排除；然后再以2。C/min的升溫速率升至1100°C，保溫2h，隨爐冷卻得到孔隙率為32%，
具有通孔的HAp微球。
歩驟四羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合的多孔微球的制備 以總質(zhì)量為25克，按質(zhì)量比為86: 5: 5: 4稱取21. 5克由實施例1步驟二制備的a-TCP 粉末、1. 25克分析純Ca(H2P04)2孔0、 1. 25克分析純CaC03和l克由實施例l步驟一制備的HAp 配置骨水泥，在瑪瑙碾缽中均勻研磨，混勻。稱取3.0克分析純NaH2P04，溶于37.5ml的去 離子水中制得濃度為O. 8%的調(diào)和液；將均勻混合的骨水泥粉末加入至33. 5ml的調(diào)和液中配 制成固相百分質(zhì)量為42.7%的骨水泥漿料。稱取8克步驟三制備的多孔HAp微球，放入開口 玻璃燒杯中，再放入密封容器中抽真空，然后將骨水泥漿料注入到裝有多孔HAp微球的玻 璃燒杯中，再繼續(xù)抽真空半小時，然后打開密封容器，過濾多余漿料；將得到的復(fù)合微球 在濕度為100%的環(huán)境下固化48小時后，再在真空中干燥，獲得羥基磷灰石陶瓷微球與骨水 泥復(fù)合的多孔微球，微球表面具有納米微孔。
實施例3
步驟一和步驟二與實施例1相同。
歩驟三羥基磷灰石多孔微球的制備
將8g明膠在40°C的溫度下溶于40ml的去離子水中，攪拌1小時制得濃度為0.2g/ml 的明膠溶液；精確稱取16克實施例1步驟一制備的納米羥基磷灰石(HAp)粉末，加入 到上述明膠溶液中制得濃度為0.4g/ml的明膠/HAp的混合懸浮體。在攪拌速度為700rpm 的速度下將明膠/HAp混合懸浮體加入豆油中，油溫保持在15°C。攪拌lh后，靜置36h 微球沉淀于油層底部；將上層豆油倒去，并用丙酮和乙醇分別洗滌制備的微球，在空氣中 自然干燥得到明膠/HA的復(fù)合微球；將復(fù)合微球在煅燒爐中于1100°C進(jìn)行燒結(jié)，升溫制 度為室溫 500。C的升溫速率為1。C/min， 500°C保溫2h，此過程主要是有機(jī)物明膠的排 除；然后再以2°C/min的升溫速率升至U00。C，保溫2h，隨爐冷卻得到孔隙率為41%， 具有通孔的HAp微球。
步驟四羥基磷灰石陶瓷微球與骨水泥復(fù)合的多孔微球的制備
以總質(zhì)量為15克，按質(zhì)量比為86: 5: 5: 4稱取12. 9克由實施例l步驟二制備的a -TCP 粉末、0. 75克Ca(H2P04)2孔0、 0. 75克CaCO3和0. 6克由實施例l步驟二制備的HAp配置骨水泥， 在瑪瑙碾缽中均勻研磨，混勻。稱取2. 0克NaH2P04，溶于25ml的去離子水中制得濃度為0.8y。 的調(diào)和液；將均勻混合的骨水泥粉末加入22ml的調(diào)和液中配制成固相百分質(zhì)量為40. 5%的 漿料。稱取6克步驟三制備的多孔HAp微球，放入開口玻璃燒杯中，再放入密封容器中抽真 空，然后將骨水泥漿料注入到裝有多孔HAp微球的玻璃燒杯中，再繼續(xù)抽真空半小時后， 打開密封容器，過濾多余漿料；將得到的復(fù)合微球在濕度為100%的環(huán)境下固化48小時，再 在真空中干燥，獲得羥基磷灰石陶瓷微球與骨水泥復(fù)合的多孔微球，微球表面具有納米微 孔。
權(quán)利要求
1.一種可載藥的羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合多孔微球制備方法，其特征在于包括以下過程1)納米羥基磷灰石粉末的制備分別將四水硝酸鈣和五氧化二磷分別加入無水乙醇中制得鈣磷比為1.67的前驅(qū)體，再將這兩種溶膠均勻混合，用氨水調(diào)pH值為8，在室溫靜置12小時獲得凝膠，凝膠于65℃干燥后經(jīng)600℃煅燒、保溫2h，獲得粒徑為20～50nm的羥基磷灰石粉末；2)α-磷酸三鈣粉末的制備將分析純的CaHPO4·2H2O與CaCO3按摩爾比為21的比例混合，并添加0.5-3.0wt％的礦化劑，所述的礦化劑為氟化鉀、氟化鈣或氟化鈉，以乙醇為介質(zhì)，球磨后經(jīng)干燥、過篩，然后于1250～1480℃下反應(yīng)4h，得到純度達(dá)99.2％以上的α-磷酸三鈣，再將制得的α-磷酸三鈣在乙醇介質(zhì)中球磨4～6h、在80～00℃干燥，獲得平均粒徑為1.6μm的粉末，置于干燥器中備用；3)羥基磷灰石微球的制備 將明膠加入溫度為40℃的去離子水中，配制濃度為0.1～0.3g/ml的明膠溶液；精確稱取經(jīng)步驟1)制得的納米羥基磷灰石粉末，在明膠溶液中加入羥基磷灰石配制成每毫升明膠溶液中含0.1～0.52g的納米羥基磷灰石的混合懸浮體，在攪拌速度為300～700rpm的速度下將明膠/納米羥基磷灰石混合懸浮體加入植物油中，油溫保持在14～16℃，攪拌1h后，靜置8～12h微球沉淀于油層底部；將上層植物油倒去，并用丙酮和乙醇依次洗滌制備的微球，在空氣中自然干燥得到明膠/納米羥基磷灰石的復(fù)合微球；將復(fù)合微球在煅燒爐中于1100℃進(jìn)行燒結(jié)，升溫制度為以升溫速率為1℃/min從室溫升溫至500℃，在500℃保溫2h；然后再以2℃/min的升溫速率由500℃升至1100℃，保溫2h，隨爐冷卻得到多孔羥基磷灰石微球；4)羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合的多孔微球的制備將α-磷酸三鈣、Ca(H2PO4)2·H2O、CaCO3和納米羥基磷灰石按質(zhì)量比為86554，均勻混勻、研磨。用質(zhì)量百分比濃度為0.8％的NaH2PO4調(diào)和上述骨水泥，制得固相含量為40～75wt％的骨水泥漿料，將經(jīng)步驟3)制得的羥基磷灰石微球置入抽真空的玻璃容器中，再將骨水泥漿料注入容器，保持5～10分鐘，然后將骨水泥漿料過濾，把獲得的復(fù)合多孔微球在濕度為100％的環(huán)境下固化12小時以上，再在真空中干燥，得到羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合的多孔微球。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可載藥的羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合多孔微球制備方法，屬于生物材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下過程納米羥基磷灰石粉末的制備；α-磷酸三鈣粉末的制備；羥基磷灰石微球的制備；羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合的多孔微球的制備。本方法的優(yōu)點在于羥基磷灰石微球與骨水泥復(fù)合的多孔微球其孔隙率和微球大小容易調(diào)控，藥物可通過骨水泥漿料的調(diào)制過程進(jìn)行復(fù)合，載藥量大且可調(diào)；本發(fā)明制備的復(fù)合多孔微球可作為骨修復(fù)和治療一體化的藥物載體或支架。
文檔編號A61K47/02GK101361715SQ20081015128
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者維 周, 李樹利, 舒 蔡, 許國華 申請人:天津大學(xué)