Способ получения гидроксилапатита кальция

 

Изобретение относится к получению кристаллического гидроксиапатита кальция, который может быть использован в медицине. Целью изобретения является упрощение и интенсификация процесса. Гидроксиапатит кальция получают прокаливанием оксида кальция, охлаждением, смешением с твердым двузамещенным фосфатом аммония в массовом соотношении 1: (1.389-1.413). добавлением дистиллированной воды в массовом соотношении водаюксид кальция, равном (5-7): 1, высушивании реакционной смеси досуха и прокаливании. Указанные отличия позволяют сократить продолжительнсоть процесса до 13- 15ч. 1 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s С 01 В 25/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4680393/26 (22) 18.04.89 (46) 30.04,92,, Бюл. М 16 (71) Институт общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова (72) И.В,Тананаев, В.П.Орловский, Г.В.Родичева, Ж.А.Ежова, Г.Е.Суханова, Е.М.Коваль, Н.М.Романова, Е.Я.Малорян, В.Ю.Прокушев и Ю.Ф.Надысев (53) 666.3:57(088.8) (56) Патент США N 4330514, кл. С. 01 В 25/32, опублик. 1982. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИАПА-, ТИТА КАЛЬЦИЯ

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

Цель изобретения — упрощение и интенсификация процесса.

Пример 1. Оксид кальция марки "чда" прокаливают в муфельной печи при 1000 С в течение 0,5 ч и охлаждают в эксикаторе в сухой атмосфере до 25 С в течение 0,5 ч.

Взвешивают 30 r прокаленного оксида кальция и 42,39 г двузамещенного фосфата аммония марки "хч". Весовое соотношение

СаО:(ИН4)гНРО4= 1:1,413. Сухие реагенты помещают в фарфоровую чашку, перемешивают их и добавляют при интенсивном перемешивании 150 мл дистиллированной воды.Весовое соотношение Н20:CaO = 5,0:1. Вре„„. Ж„„1730034 А1 (57) Изобретение относится к получению кристаллического гидроксиапатита кальция, который может быть использован в медицине.

Целью изобретения является упрощение и интенсификация процесса. Гидроксиапатит кальция получают прокаливанием оксида кальция, охлаждением, смешением с твердым двузамещенным фосфатом аммония в массовом соотношении 1: (1.389-1,413), добавлением дистиллированной Воды в массовом соотно шении вода:оксид кальция, равном (5 — 7):1, высушивании реакционной смеси досуха и прокаливании. Указанные отличия позволяют сократить продолжительнсоть процесса до 1315ч, 1 табл, мя приготовления реакционной смеси 0,5 ч.

Перемешивание смеси продолжают в течение 0,25 ч. Наблюдается разогревание реакционной смеси, выделение аммиака.

Полученную массу высушивают досуха при температуре до 160 С в течение 8 ч, растирают (0,5 ч), и рокаливают при 1100 С в течение 2 ч и охлаждают (0.5 ч), Общее время процесса получения гидроксиапатита — 12,75 ч, сокращение времени по сравнению с прототипом 13,75—

136,25 ч. По данным химического анализа в полученном гидроксиапатите кальция малярное отношение Са;Р = 1,666:1. Плотность порошка 3,19 г/см . Размер частиц 1 — 5 мкм.

По известному способу гидроксиапатит кальция получают из карбоната кальция и фосфорной кислоты, включая прокаливание карбоната кальция до оксида кальция в инертной атмосфере (азота, гелия или арго1730034

55 на) при 800 — 1300 С в течение 0,5 — 10 ч. (преимущественно при 950 — 1200 С в течение

1 — 5 ч), охлаждение полученного оксида кальция до температуры ниже 500 С (преимущественно до 200 С) в инертной атмосфере, взаимодействие охлажденного оксида кальция с водой (в количестве 10—

100 весовых частей) при перемешивании в инертной атмосфере в течение 0,5 — 96 ч (преимущественно 1 — 24 ч) до получения гидроксида кальция, смешивание суспензии гидроксида кальция с 1 — 10 -ным раствором ортофосфорной кислоты в инертной атмосфере и проведение реакции при энергичном перемешивании в течение 0,5-200 ч (преимущественно 5 — 100 ч) при изменении рН раствора от 13,0 до 8 — 9, фильтрацию осадка гидроксиапатита кальция промывку его водой, высушивание при 250 С 16 ч и прокаливание при 850 — 1400 С в течение 0,5-5 ч (преимущественно при 1250 — 1400 С втечение 1 — 3 ч). Общее время процесса составляет 26,5 — 150,5 ч.

В таблице приведены данные о влиянии массовых соотношений реагентов на продолжительность процесса и качество продукта.

Проведение процесса путем смешивания твердых компонентов и прибавления к смеси дистиллированной воды при перемешивании всей массы приводит к интенсификации процесса получения гидроксиапатита кальция. При этом одновременно протекает несколько процессов, таких как растворение фосфата аммония, гашение оксида кальция с образованием суспензии высокореакционноспособного гидроксида кальция, взаимодействие между гидроксидом кальция и растворенным фосфатом аммония с образованием гидроксиапатита кальция и аммиака. Выделяющийся аммиак в свою очередь усиливает химическую активность гидроксида кальция, Перемешивание реакционной смеси в водной среде увеличивает степень гомогенизации и способствует протеканию реакций гашения извести и взаимодействию ее с фосфатом аммония с образованием гидроксиапатита.

В реакции получения гидроксиапатита кальция на одну весовую часть оксида кальция можно взять несколько меньше двузамещенного фосфата аммония, чем 1,413 весовых частей.

Загрязнение получающегося гидроксиапатита кальция взятым в избытке оксидом кальция в определенных пределах не фиксируется, Если на одну весовую часть СаО приходится меньше, чем 1,389 весовых час5

30 тей (NH4)2HP04, то количество не прореагировавшего СаО превышает 1, При недостатке оксида кальция по отношению к стехиометрии, т.е. когда на одну весовую часть СаО взято больше, чем 1,413 весовых частей (ЙН4)гНРО4, в полученном гидроксиапатите кальция содержится в качестве примеси трикальций фосфат

Саз(Р04)г.

Определенное опытным путем необходимое количество дистиллированной воды определяется соотношением Н О:СаО = (57);1, Это количество воды превышает требуемое для реакции гашения извести и растворения фосфата аммония и является оптимальным для перемешивания и получения однородной смеси, При меньшем относительном содержании воды затруднено перемешивание образующейся густой массы. B увеличении количества воды выше указанного предела (больше 7) нет необходимости. Кроме того, последующее удаление избытка воды требует увеличения времени высушивания.

Способ осуществляют следующим образом.

Оксид кальция прокаливают при 950—

1000 С, охлаждают в сухой атмосфере до

25-30 С, взвешивают и помещают в àïïàрат для проведения реакции. Затем в аппарат загружают необходимое количество двузамещенного фосфата аммония (на одну весовую часть СаО берут 1,389-1,413 весовых частей (NH4)2HP04, смесь перемешивают, добавляют дистиллированную воду при интенсивном перемешивании в течение 1015 мин, полученную массу высушивают досуха при 140 — 160 С. Время высушивания

8-10 ч. Высушенный порошок. растирают и прокаливают при 1000-1200 С в течение

1,5-2 ч.

П р и и е.р 2. Оксид кальция марки "чда" предварительно прокаливают в печи при

950 С в течение 1 ч, охлаждают (0,5 ч) в эксикаторе в сухой атмосфере до 30 С.

32,23 г прокаленного оксида кальция переносят в фарфоровую чашку, добавляют 45,19 г двузамещенного фосфата аммония марки

"хч". Весовое соотношение СаО:(NH4jzHP04

= 1:1,402. Твердые фазы перемешивают, добавляют при интенсивном перемешивании

225,6 мл дистиллированной воды. Весовое соотношение НгО:СаО = 7,0:1, Перемешивание продолжают в течение 0,25 ч. Образовавшуюся массу высушивают досуха в течение 9 ч при температуре до 160 С, растирают и прокаливают 1,5 ч при 1150 С.

Общее время процесса 13,75 ч. Сокращение времени по сравнению с прототипом 12,75—

136,75 ч. Продукт по данным ренгенофазо1730034

Характеристика соотношения компонентов

Примечание

Соотношение компонантов

Количество компонентов

Сао:(Н11,)е ВУО,ПЗО:Сао

CaO,г (ККЬ) НР01, H О

Ъ мл общее время процес-. са,час весовое wi/1ãÑ00

5:3 1,666(6):1 1ь1,llew 5,0!1

30,00 42,39

Нинммальмое при минималь" ном содеряании воды!

50 12,75

После сувкн и прокаливания образуется чистыд гидроксиапатит кальция

5:2,99 1,67l1

6,011

1:1,410

63э62 89э70

381,7 14,25

Среднее при среднем содеркании воды

После сушки и прокалнвания образуется гидроксиапатит кальци.

Теоретическое содеряамие примеси Саб 0,18

5:2,98 1,68:1

1:1,402

32,23 45,19

225,6 13,75

Среднее при наксинзльном содеряании воды

7,0!1

В получащщемся гидроксиапатите кальция содершание Саб,рассчитанное по реакции составляет

0,42

5,5!1

1:1,389

5:2,95 1,695:1

47,53 66,02

261,4 14,75

Ниннмальное при среднеи содерыании воды

В певуч!(ющемся гидроксиапатите кальция содеркание Саб, рассчитанное по реакции составляет

0,98

5:3,012 1,66!I

1:1,419 . 5,2!1

150,8 13,25

29,00 41, 15

После сушки и прокалнвания образуется гмдроксиапатит кальция с примесью 3>72 Саб(РОе)з

После сушки и прокаливания образуется гндроксиапатит кальция с примесью Саб. Количество

СаО, рассчитанное по реакции составляет 1,12

Неньше минимального при среднем содервании воды

180 14 75

5:2,94 1,7:1

1:1,385

5,64:1

31,92 44,21 большое максимального при среднем содеркании воды

5:2,99 1,67;1

1219410

360 20,25

7,2й! . 50 ° 00 70,50

Среднее при содерязнии воды больше максимального количества

Увеличивается продолмительност времени высушивания до 16 ч (вместо 8-10 ч). После сушки н прокаливания образуется чис. тыд гидроксиапатит кальция

После прибавления воды образующаяся густая пасса трудно пере. мешивается

Среднее при содеряании 5:2,991,67:! 1:1,410 4,6:1 34,82 49,10 160 воды меньше минимального количества

Составитель Г;Целищев

Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Редактор Н.Шитев

Заказ 1483 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вого анализа представляет гидроксиапатит кальция. Химический анализ показывает молярное отношение Са:Р = 1,68:1.

П ри м е р3. Прокаливают СаО и охлаждают в эксикаторе в сухой атмосфере, как описано в примере 1.47,53 r прокаленного оксида кальция помещают в фарфоровую чашку, добавляют 66,02 r двузамещенного фосфата аммония марки ихч". Весовое соотношение СаО:(NK4)zHPO4=1:1,389. Компоненты смешивают и добавляют 261,4 мл дистиллированной воды. Весовое соотношение НгО:CаO = 5,5:1. Смесь интенсивно перемешивают в течение 0,25 ч, Реакционную смесь высушивают досуха при 140 С в течение 10 ч, растирают и прокаливают при

1000 С в течение 2.ч. Общее время процесса

14,75 ч. Сокращение времени по сравнению с прототипом 11,75 — 135,75 ч. Рентгенофазовый анализ показал образование гидроксиапатита кальция, по данным химического анализа молярное отношение Са:P =

1,695, 5 Формула изобретения

Способ получения гидроксиапатита кальция, включающий прокаливание оксида кальция, его охлаждение, смешение с водой и фосфатсодержащим реагентом, сушку и

10 прокаливание продукта,отличающийся тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса, в качестве фосфатсодержащего реагента берут двузамещенный фосфат аммония, который смешивают с

15 гидроксидом кальция в массовом соотношении 1,389 — 1,413: 1, в полученную смесь прибавляют при перемешивании дистиллированную воду в массовом соотношении вода: оксид кальция 5 — 7: 1.

3П