[发明专利]具有生物活性碱性激发纳米二氧化硅自固化材料及其制备方法和应用

说明书

发明领域

本发明涉及一种具有生物活性的碱性激发纳米二氧化硅自固化粉体，以及含有此粉体 的一种生物活性碱性激发纳米二氧化硅自固化材料及其制备方法和用途。更具体地说涉及 人体骨和牙组织缺损填充修复的生物活性自固化材料及其制备方法，及其在骨科、牙科和 微创治疗中的应用。属于生物医用材料领域。

背景技术

随着世界人口老龄化伴随而来的骨质疏松等骨疾病，以及由于运动、事故和肿瘤切除 造成的骨缺损与日俱增，其中大部分骨缺损需要使用骨修复或替换材料。在我国这样一个 人口大国，随着人口老龄化、中青年创伤增加及科技的发展，对于骨/牙组织修复材料的 巨大需求不言而喻。但是，到目前为止，还没有任何一种骨修复材料能够真正与人体组织 匹配，其都存在着一定的缺陷。随着年龄的增长，人体的机能下降，学者普遍认为未来医 用生物材料的发展的方向关键是如何实现组织的再生。实现组织的再生，关键是激发机体 的自我修复功能，即要通过医用生物材料控制组织内的祖母细胞或干细胞的增值和分化 (Hench；Journal offthe European Ceramic Society 2008；29(7)：1257-1265)。

在众多的硬组织修复材料中，研究发现生物活性玻璃具有生物活性，表面诱导磷灰石， 能与骨形成骨性连接，具有较好的骨组织键合能力；同时也具有调节和激活骨细胞的功能， 实现骨的再生。然而，生物活性玻璃在应用方面还存在一些问题，如生物活性玻璃一般以 块材使用，在手术过程中，需要对材料或者对组织进行切削处理，使材料和修复处尺寸匹 配，这样会带来组织的二次缺损和周围组织的损伤，限制了其在硬组织修复方面的广泛应 用，尤其是微创治疗领域。

大量研究发现，生物活性玻璃与骨组织键合能力基于其表面的硅羟基诱导类骨磷灰石 在材料表面的沉积。同时，释放出来的钙、硅离子能与骨母细胞作用，激活细胞基因表达， 促进成骨细胞的增值和分化，实现了骨的再生。由此可以，诱导磷灰石形成和促进人体骨 细胞增值、分化是某些含钙-硅组分生物活性材料的共同特性，这为开发具有生物活性自 固化材料提供了科学依据。

硅酸三钙(生物活性硅酸三钙自固化材料、制备方法及用途，申请号：200510025824.5)、 硅酸二钙(一种原位自固化生物活性材料、制备及应用，专利号：Z1200410067419.5)是波 特兰水泥中最主要的成分，加入适量的调和液制备的糊状物具有任意塑性、自固化的特点。 研究表明硅酸三钙和硅酸二钙与生物活性玻璃类似，其表面也能诱导磷灰石的形成，具有 优良的生物活性，能与骨形成键合。最新研究显示，硅酸三钙和硅酸二钙不仅具有优良的 生物活性，还具有适度的钙和硅离子的释放，对骨细胞的增值和分化也具有促进作用。验 证诱导磷灰石形成和促进人体骨细胞增值、分化是某些含钙-硅组分生物活性材料的共同 特性。硅酸三钙和硅酸二钙可以作为人体骨/牙组织缺损填充修复的生物活性材料。但是 硅酸三钙和硅酸二钙依然存在某些缺陷，一方面，硅酸三钙和硅酸二钙较难制备，制备硅 酸三钙和硅酸二钙分别需要在1200℃和1450℃的高温下进行，而且硅酸三钙和硅酸二钙 的晶型在极冷的过程中易发生转变，并且较难控制；另一方面，硅酸三钙和硅酸三钙的水 化固化过程进展较慢，固化需要较长的时间，不能较好地适应骨科临床应用。