一种双层油酸法制备水相均匀分散的羟基磷灰石的方法

技术领域

本发明涉及一种双层油酸法制备水相均匀分散的羟基磷灰石的方法。

背景技术

羟基磷灰石(Ca

水热合成作为一种由热能诱导的液相合成过程，是一种成熟的生物陶瓷合成方法。在油酸/乙醇/水体系中，油酸和乙醇充当液相来控制表面发生的化学过程。在高热和压力环境下，油酸钙前体将Ca

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，开发一种双层油酸法制备水相均匀分散的羟基磷灰石的方法。本发明结合HAP表面包覆油酸疏水层的特征，开发了一种双层油酸法制备水相均匀分散的羟基磷灰石的方法。天然不饱和脂肪酸的引入保证了HAP在水相中的均匀分散，且不会影响HAP优异的生物相容性，而在水相中分散良好的HAP在环境处理、生物医用等领域都有良好的应用前景。

本发明利用水热法制备的HAP外层包裹一层疏水油酸分子的特征，通过疏水相互作用，在水相体系中再包裹一层油酸，从而将HAP均匀分散在水相中。这种双层油酸结构不仅不会影响HAP的生物相容性和环境友好性，而且双层油酸的体积排斥作用更利于HAP纳米粒子的均匀分散。

其制备方法是：将水热法制备得到的HAP重新分散于环己烷中，加入适量油酸，再向体系中加入大量pH＞9的碱水(NaOH等碱的水溶液)，超声10-30min，强烈搅拌3-7h，静置后分液，此时的HAP已经从环己烷相转移至水相，并在水相中均匀分散。

具体的：

1)将油酸与乙醇混合，引入定量NaOH溶液搅拌均匀，然后向体系中逐滴滴入CaCl

2)将1)中所述的水热法HAP离心，重新分散于环己烷溶液中，超声搅拌0.5-1h，得到棕黄色透明溶液A；

3)向溶液A中加入适量油酸(油酸在溶液A中的浓度为0.16-0.27v/v％)，搅拌3-5min，接着再向体系中加入5倍环己烷体积的pH高于9的碱水(由于油酸本身酸性不强，引入五倍环己烷体积的碱水后体系pH基本与碱水的pH相当)，超声10-30min，以500r/min转速以上机械搅拌3-7h，得到乳液B；

4)将乳液B转移至分液漏斗，静置直至有明显分层(上层为乳白色，下层呈透明黄色)，下层即为分散良好的HAP水溶液。经分液漏斗分液，即获得均匀分散的HAP水溶液。

上述方案中，进一步地，所述的步骤1)中水热法制备的HAP长度为50-100nm，直径为15-20nm；HAP过长、长径比过大时会自发排列组装成束状，难以均匀分散在环己烷中，无法通过双层油酸法均匀分散在水相中。步骤1)中的水热法与现有方法相比，增加了调PH至11以上这个步骤，这个步骤直接决定HAP的尺寸和长径比。

进一步地，所述的步骤2)中溶液A中HAP浓度为0.5-2mg/ml。

进一步地，所述的步骤3)中油酸在溶液A中的浓度为0.19v/v％，加入的碱水pH＞11时，HAP从环己烷相转移至水相的效率最高，而且既不会引发HAP纳米粒子团聚，也不会因为油酸的酸性腐蚀HAP纳米粒子。引入碱性水相PH＞11时，双层油酸外围的羧基充分电离，纳米HAP间静电排斥，可保证其在水相中的均匀分散。

本发明的方法基于水热法HAP粒子表面牢固包裹疏水油酸层的特点，在HAP粒子外围包裹双层油酸，外侧油酸的羧基在碱性水溶液中电离，实现了HAP粒子在水相中均匀分散的目的。

本发明利用羟基磷灰石表面油酸以及后添加的油酸的疏水相互作用，烷基长链在水性体系中自发组装成双层结构。碱性环境下双层油酸的体积排斥作用和外围羧酸根离子的静电排斥作用共同保障了HAP纳米粒子在相转移过程中的分散性。此外，作为天然的不饱和脂肪酸，油酸的引入不会影响HAP纳米粒子的生物相容性和环境友好性。通过双层油酸包覆将水热法制备的HAP纳米粒子转移至水相，可以进一步扩展HAP在生物医用以及在环境处理等领域的应用。

附图说明

图1是通过双层油酸包覆将疏水性HAP转移至水相的原理示意图；

图2是不同油酸用量和不同pH碱水添加实现HAP相转移的TEM图片：a)120μl油酸，碱水pH＞11；b)140μl油酸，碱水pH＞11；c)200μl油酸，碱水pH＞11；d)140μl油酸，碱水pH＝9；e)140μl油酸，碱水pH＝10。

具体实施方式

以下结合附图和具体实例进一步说明本发明。

本发明所述的通过双层油酸包覆将疏水性HAP转移至水相的机理如图1所示。通过油酸/乙醇/水体系水热制备的HAP纳米粒子外表面牢固地包覆了一层疏水油酸分子，这使得HAP可以在环己烷等非极性溶剂中均匀分散，但无法以纳米粒子形式均匀分散在水溶液中。向体系中二次引入油酸后，加入大量碱水，强烈搅拌下的水性体系环境迫使HAP表面油酸的疏水长链和新引入油酸的疏水长链自发组装成双层结构。外围油酸分子的羧基在碱性环境下电离，静电排斥作用和体积排斥作用共同保障了HAP纳米粒子在水相中均匀分散。相转移过程中油酸用量对分散效果至关重要：过少的油酸无法保证HAP纳米粒子表面双层油酸的形成，在水相中的分散效果不好；过量的油酸会导致HAP纳米粒子的酸蚀，且高于油酸临界胶束浓度后游离油酸更倾向于自发形成胶束，相转移效率较低。如图2所示，在油酸浓度为0.16-0.27v/v％，加入的碱水pH＞11时，由环己烷相转移至水相中的HAP纳米粒子以单颗粒子的形式均匀分散，其中又以0.19v/v％浓度油酸处理后的HAP纳米粒子分散效果最好。

实施例1：

1)将24ml油酸与16ml乙醇混合均匀，加入15ml NaOH(10ωt％)溶液并搅拌30min，向体系中逐滴滴入15ml CaCl

2)将1)中所述的水热法HAP离心，重新分散于环己烷溶液中，超声搅拌1h，得到棕黄色透明溶液A；

3)向75ml溶液A中加入120μl油酸，搅拌5min，向体系中加入375ml pH高于11的碱水，超声30min，强烈机械搅拌5h以上，得到乳液B；

4)将乳液B转移至分液漏斗，静置至分层(一天后即可明显分层)，下层即为分散良好的HAP水溶液。经分液漏斗分液，即获得均匀分散的HAP水溶液。

实施例2：

1)将24ml油酸与16ml乙醇混合均匀，加入15ml NaOH(10ωt％)溶液并搅拌30min，向体系中逐滴滴入15ml CaCl

2)将1)中所述的水热法HAP离心，重新分散于环己烷溶液中，超声搅拌1h，得到棕黄色透明溶液A；

3)向75ml溶液A中加入140μl油酸，搅拌5min，向体系中加入375ml pH高于11的碱水，超声30min，强烈机械搅拌5h以上，得到乳液B；

4)将乳液B转移至分液漏斗，静置至分层，下层即为分散良好的HAP水溶液。经分液漏斗分液，即获得均匀分散的HAP水溶液。

实施例3：

1)将24ml油酸与16ml乙醇混合均匀，加入15ml NaOH(10ωt％)溶液并搅拌30min，向体系中逐滴滴入15ml CaCl

2)将1)中所述的水热法HAP离心，重新分散于环己烷溶液中，超声搅拌1h，得到棕黄色透明溶液A；

3)向75ml溶液A中加入200μl油酸，搅拌5min，向体系中加入375ml pH高于11的碱水，超声30min，强烈机械搅拌5h以上，得到乳液B；

4)将乳液B转移至分液漏斗，静置至分层，下层即为分散良好的HAP水溶液。经分液漏斗分液，即获得均匀分散的HAP水溶液。

实施例4：

1)将24ml油酸与16ml乙醇混合均匀，加入15ml NaOH(10ωt％)溶液并搅拌30min，向体系中逐滴滴入15ml CaCl

2)将1)中所述的水热法HAP离心，重新分散于环己烷溶液中，超声搅拌1h，得到棕黄色透明溶液A；

3)向75ml溶液A中加入140μl油酸，搅拌5min，向体系中加入375ml pH为9的碱水，超声30min，强烈机械搅拌5h以上，得到乳液B；

4)将乳液B转移至分液漏斗，静置至分层，下层即为分散良好的HAP水溶液。经分液漏斗分液，即获得均匀分散的HAP水溶液。

实施例5：

1)将24ml油酸与16ml乙醇混合均匀，加入15ml NaOH(10ωt％)溶液并搅拌30min，向体系中逐滴滴入15ml CaCl

2)将1)中所述的水热法HAP离心，重新分散于环己烷溶液中，超声搅拌1h，得到棕黄色透明溶液A；

3)向75ml溶液A中加入140μl油酸，搅拌5min，向体系中加入375ml pH为10的碱水，超声30min，强烈机械搅拌5h以上，得到乳液B；

4)将乳液B转移至分液漏斗，静置至分层，下层即为分散良好的HAP水溶液。经分液漏斗分液，即获得均匀分散的HAP水溶液。