[发明专利]石墨烯/生物活性干凝胶及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯/生物活性干凝胶及其制备工艺与应用，属于生物医用材料领域中的硬组织填充材料，主要应用于骨替代或修复领域。

背景技术

生物医用材料是一类天然或人工合成材料，可单独或与药物一起制成并用于组织或器官的治疗和修复，在体内不会对宿主引起急性或慢性危害。生物医用材料的最终目的是使其能够替代或修复人体病变的器官或组织，并使其恢复生理功能。硬组织填充材料已成为生物医用材料的一个重要的组成部分，对人体硬组织如骨、牙齿等的修复和重建起着重要作用。目前临床上用于破损骨的填充材料通常包括自体移植、同种异体移植及人工合成硬组织修复材料。其中前两者是以牺牲人体部分正常组织为代价获得，来源有限，其移植后具有一定的并发症发生。长期以来人们一直致力于研究一类新的人工合成材料，能够激发和主动诱导人体组织的自身修复与再生，从而使病变组织得以修复或替代。

生物活性玻璃，简称生物玻璃，是一种重要的人工合成硬组织替代材料。生物玻璃是通过在生物环境中与体液发生化学反应，在其界面形成多孔的SiO₂凝胶层，随后生物玻璃内的Ca²⁺和体液中的PO₄^3-向SiO₂凝胶层扩散、沉积，逐渐发生矿化，进而在其表面形成羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)覆盖层，实现生物玻璃与宿骨之间的化学键性结合，这种键合非常牢固，与正常愈合的骨折界面强度等效。生物玻璃可以参与生物体正常代谢，具有骨诱导和传导能力，在体内可显示长期的结构稳定性和良好的生物相容性。

大量研究表明，矿化时间的长短直接影响到病人的病灶痊愈时间和初期痊愈效果，因此，如何缩短生物玻璃的矿化时间一直是该领域的研究热点。US4775646(Fluoride-containing Bioglass compositions)通过在生物玻璃中引入F离子明显缩短了矿化时间，矿化反应1天即出现HA晶相，3天后HA晶型已较完整，并在随后的3天至14天内，HA晶相保持稳定。US6709744(Bioactive materials)以45S生物玻璃为基引入B元素(45SB5)，并证实B元素的引入可明显缩短矿化时间，在矿化反应5天时就呈现出明显的羟基磷灰石(HA)晶相XRD特征峰。US20080241248(Porous matrix)和US7709081(Porous bioactive glass and preparation method thereof)采用多孔生物玻璃同样也达到了促进矿化的作用，在矿化反应7天后已获得晶型较完整的HA晶相。Yadong Li等人发表的论文(Early Stages of Calcium Phosphate Formation on Bioactive Borosilicate Glass in Aqueous Phosphate Solution，J.Am.Ceram.Soc.，2008，91[5]1528-1533)显示，40.0B₂O₃-7.5SiO₂-40.0CaO-8.0Na₂O-2.0Al₂O₃-2.5P₂O₅生物玻璃在0.25M K₂HPO₄水溶液中矿化1小时即形成微量的HA晶相。但是，生物玻璃一般采用高温熔制或烧结工艺合成，无法与骨生长因子或药物等一起制成具有骨组织生长或治疗功能的生物医用填充或修复材料。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有生物玻璃作为骨修复或填充材料在植入生物体后其矿化时间较长以及生物玻璃制备需要高温过程等方面的不足，而提供一种生物活性干凝胶及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种生物活性干凝胶，其中分散有石墨烯，所述生物活性干凝胶包含如下摩尔百分含量的组分：

CaO     25～80mol％

SiO₂    0～70mol％

B₂O₃    0～70mol％，优选为大于0且小于等于70mol％

P₂O₅    2～10mol％。