Способ получения гидроксиапатита кальция

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 01 В 25/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГоспАтент СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

" а

0

1 ! (К ПАТЕНТУ (21) 5013838/26 (22) 26.11.91 (46) 15.08.93. Бюл. N. 30 (76) В.П.Орловский, Г.В.Родичева, Ж,А.Ежова, Г,Е.Суханова, Е.М.Коваль и H,М.Романова (56) Авторское свидетельство СССР

% 1730034, кл. С 01 В 25/32, 1992. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИАПАТИТА КАЛЬЦИЯ

Изобретение относится к получению кристаллического гидроксиапатита кальция стехиометрического состава, который может быть использован преимущественно в медицине. в частности в стоматологии, в .качестве биосовместимого материала для внутрикостной имплантации.

Целью изобретения является повышение содержания основного вещества в продукте, получение крупнокристаллического осадка, а также снижение энергозатрат на осуществление процесса за счет снижения температуры на стадии nðîêàëèвания.

Укаэанная цель достигается тем, что в способе получения гидроксиапатита кальция, включающем прокаливание оксида кальция, охлаждение, взвешивание, перемешивание оксида кальция с днузамещенным фосфатом аммония и дистиллированной водой. высушивание и прокаливание полученного продукта, берут массовое соотношение

СаО:(NH4$ HP04: H20 = 1,0:(1,18-1,345):(5-7) 5U,„, 1834836 АЗ (57) Назначение: кристаллический гидроксиапатит используется в медицине, н частности в стоматологии. Сущность; способ включает прокаливание оксида кальция, его охлаждение, смещение с диаммоиийфосфатом и водой при массовом соотношении компонентов 1:(1, 18-1,345):(5 — 7) соответственно, сушку. Прокаливание осуществляют при

950 — 970 С. Продукт промывают дистиллированной водой, Содержание основного вещества в продукте 99,0 „размер кристалла

23-24 мкм. 1 э.п.ф-л ы, 1 табл. (в мольном выражении

Са О:(И Н4)2Н Р04:Н20 = 1:(0.5-0,57):(15,58-21,81) = (1,75-2,0);1,0:(27,26-43,62)), после прокаливания отмывают избыточный СаО дистиллированной водой и прокаливают гидроксиапатит при температуре

950-970 С, Отличительные особенности способа заключаются в том, что соотношение реагирующих компонентов оксида кальция к двуэамещенному фосфату аммония берут бо- Фь льшим, чем в известном способе, т.е. в мо- 00 лярном выражении СаО:(МН4)2НРОа:Н20 = (p)

= (1,75 — 2,0);1,0;(27,26 — 43,62) = 1-0:(0,5 — — Ос, 0,57):(15,58-21,81), или в массоном выражении Са О:(й Н4)2НРО4:HzO

=1 (1,18-1,345):(5-7), а после прокаливания избыточный СаО отмывают дистиллированной водой.

Проведенные эксперименты показали, что при заявленных соотношениях реагентов получается гидроксиапатит кальция, в котором и римесь три кал ьцийфосфата отсутствует, а в не отмытом водой порошке гид1

1834836 водном растворе образуется в виде неосаждающейся взвеси карбонат кальция, то он . легко. удаляется декантацией. Удаляются при промывке декантацией также плохо осаждающиеся частицы гидроксиапатита малого размера, что позволяет получить порошок гидроксиапатита, близкий к монодисперсному. Прокаливание помытого дистиллированной водой порошка при 950970 С способствует дальнейшему увеличению размеров частиц.

Способ осуществляется следующим образом, Оксид кальция прокаливают при 9501000 С, охлаждают в сухой атмосфере до температуры 25-30 С, взвешивают и ломещают в аппарат для проведения реакции.

Затем в аппарат загру>кают необходимое количество двузамещенного фосфата аммония (на одну весовую часть СаО берут 1,18- 55

1,345 м а с.ч. (И Нл)2НРОл). Смесь пере лешивают, добавляют дистиллированную воду (на одну весовую часть СаО берут

5-7 весовых частей воды) при интенсивном перемешивании в течение 10-15 мин, полроксиапэтита кальция содержится только примесь оксида кальция. Избыток оксида кальция способствует достижению поставленной цели на протяжении всего процесса получения гироксиапатита кальция. Уже на первой стадии проведения процесса в водной среде благодаря избытку Ca(OH)z не создаются локальные условия для образования примеси трикальций фосфата. Завершение реакции при сушке и прокаливании продукта при избытке СаО также происходит в условиях сильного уменьшения вероятности образования трикальций фосфата.

При этом температуру прокаливания можно снизить до 950-970 С (в отличйе от 10001200 С в известном способе).

Предложенный интервал соотношений компонентов является оптимальным.

Если взять молярное соотношение

СаО:(ИНл) НРОл меньше 1,75 (например

1,7), то результаты характеризуются нестабильностью, и ори проведении серии опытов иногда получаются образцы, содержащие примеси не только СаО, но и трикальций фосфата

Увеличение мольного отношения

СаО:(ИНл)НРО> более 2,0 нецелесообразно, т,к, приводит к увеличению расхода реактивов и дистиллированной воды и продолжительности процесса промывки.

Промывка дистиллированной водой избыточного оксида кальция (а точнее Са(ОН2)) декэнтацией до рН = 6 — 7 гарантирует получение чистого гидроксиапатита кальция . без примесей. Если в процессе промывки в

35 ученную массу высушивают досуха при

140 — 160"С. Высушенный порошок растирают и прокаливают при 950 — 970 С в течение

1.5-2 часов, охлаждают и промывают несколько раз дистиллированной водой декантацией до рН промывных вод 6-7;

Промытый порошок прокаливают при 950—

970 С в течение 1 — 1,5 ч.

Пример 1. Оксид кальция марки "чда" прокаливают в муфельной печи при температуре 1000 С в течение 0,5 часа и охлаждают в зксикаторе в сухой атмосфере до 25 С, Взвешивают 30 r прокаленного оксида кальция и 40,35 г двузэмещенного фосфата аммония марки "хч".

Бесовое соотношение СаО:(NHa)2HP04=

= 1:1,345. Сухие реагенты помещают в фарфоровую чашку, перемешивают их и добавляют при интенсивном перемешивании 150 мл дистиллированной воды, Перемешивание смеси продолжают в течение 0,25 ч.

Полученную массу высушивают досуха при температуре 160 С, растирают, прокаливают при температуре 950ОС в течение 2 ч, охлаждают и промывают дистиллированной водой декантацией до рН промывных вод

6-7, прокаливают при температуре 950 С в течение 1 ч.

По данным химического анализа в полученном гидроксиэпатите молярное отношение Са:Р = 1,67:1. Средний размер частиц

21 мкм, Примеси оксида кальция и трикальций фосфата отсутствуют.

Пример 2. Оксид кальция марки "чда" предварительно прокаливают в печи при температуре 950 С и охлаждают в сухой атмосфере до температуры 30 С, 40 г прокаленного оксида кальция переносят в фарфоровую чашку, добавляют 50,92 г двузамещенного фосфата аммония марки "хч", Бесовое соотношение СаО:(NH<)zHP04 =

=1;1,273. Твердые фазы перемешивают, добавляют при интенсивном перемешивании

240 мл дистиллированной воды. Перемешивают в течение 0,25 ч, Образовавшуюся массу высушивают досуха при температуре

160 С, растирают и прокаливают 1,5 часа при температуре 960 С, охлаждают, промывают дистиллированной водой декантацией до рН промывных вод 6-7 и снова прокаливают при температуре 960 С в течение 05 ч.

Химический анализ показывает малярное отношение СаО:P = 1,67:1. Примеси оксида кальция и трикальций фосфата отсутствуют.

Пример 3. Прокаливают СэО и охлаждают в эксикаторе в сухой атмосфере как описано в примере 1. 50 r прокаленного оксида кальция помещают в фарфоровую

1834836 чашку, добавляют 59 г двузамещенного фосфата аммония марки "хч". Весовое соотношение ие Са О:(NH4)zHPO< = 1.1,18, Компоненты смешивают и добавляют 350 мл дистиллированной воды, Смесь интенсивно перемешивают в течение 0,25 часа, Реакционную смесь высушивают досуха при температуре 160 С, растирают и прокаливают при температуре 970 С в течение 1,5 ч, охлаждают, промывают декантацией дистиллированной водой до рН промывных вод

6 — 7 и снова прокаливают при температуре

970 С в течение 0,5 ч. Химический анализ показывает молярное отношение Са:P =

=1,67:1. Примеси оксида кальция и трикальций фосфата в гидроксиапатите отсутствуют.

Пример 4. Прокаливают СаО и охлаждают в эксикаторе в сухой атмосфере как описано в примере 1. 60 r прокаленного оксида кальция и 83,2 г двузамещенного фосфата аммония марки "хч" помещают в фарфоровую чашку. Весовое соотношение

СаО:(ЙН4)2НРО4 = 1:1.385, Твердые фазы перемешивают, добавляют при интенсивном перемешивании 360 мл дистиллированной воды. Перемешивают в течение 0,25 часа. Образовавшуюся массу высушивают досуха при температуре 160 С, растирают и прокаливают 1,5 .часа при температуре

960 С, охлаждают, промывают дистиллированной водой декантацией до рН промывHbtx вод 6-7 и вновь прокаливают при температуре 960 С в течение 0,5 ч.

Химический анализ показывает малярное отношение Са:P = 1,65:1. Рентгенофазовый анализ. показывает, что в гидроксиапатите присутствует примесь трикальций.фосфата.

Пример 5. Прокаливают СаО и эксикаторе в сухой атмосфере как описано в примере 1. 50 г прокаленного оксида кальция и 56 r двузамещенного фосфата аммония помещают в фарфоровую чашку.

Весовое соотношение СаО:(NHa)gHPO<

5 =1:1,12. Твердые фазы перемешивают, добавляют при интенсивном перемешивании

300 мл дистиллированной воды. Перемешивают в течение 0,25 ч. Образовавшуюся массу высушивают досуха при температуре

10 160 С, растирают и прокаливают 1,5 ч при температуре 960 С в течение 0,5 часа.

Химический анализ гидроксиапатита показывает молярное отношение СаО:P =

=1,67:1. Образуется чистый гидроксиапатит, 15 но увеличивается расход СаО и дистиллированной воды, а также продолжительность процесса промывки.

Результаты проведенных опытов приведены в таблице.

20 Таким образом предложен оригинальный, ранее не описанный, способ получения гидроксиапатита, не содержащий примесных фаз оксида кальция и трикальций фос. фата, который можно охарактеризовать, как

25 особо чистый, отвечающий мировым стандартам.

Формула изобретения

1. Способ получения гидроксиапатита

30 кальция, включающий про "аливание оксида кальция, его охлаждение и смешение с диаммонийфосфатом и водой. сушку и прокаливание продукта, отличающийся тем, что оксид кальция, диаммонийфосфат и воду

35 берут в массовом отношении 1,0:(1,18— — 1,345):(5-7), а прокаленный продукт промывают дистиллированной водой.

2. Способпо и. 1,отл ича ю щи йся тем, что прокаливание осуществляют при

40 950-970 С.