[发明专利]一种介孔钙硅凝胶及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物工程领域，特别涉及一种介孔钙硅凝胶材料及其制备方法和应用。

背景技术

介孔材料具有均一可调的介孔孔径(2-50nm)、规则的纳米孔道以及巨大的比表面积/孔容，可用作生物吸附剂、生物催化剂及载体，并在分离提纯生物活性物质和新型生物组装材料等领域有着广阔的应用前景。介孔材料的特点使其非常适用于蛋白质、酶等活性分子的吸附固定。通过调节孔径大小，介孔材料可选择性地吸附生物活性分子。也可以将蛋白、生长因子及酶等固定在其表面，通过表面修饰构建新一代分子生物材料。介孔材料作为一种新型的纳米结构材料，已成为国际上跨化学、物理、材料、生物等多学科研究热点和前沿之一。介孔硅基干凝胶由于具有规整的孔道结构，巨大的比表面积，优异的生物活性和生物相容性，可用于快速止血和骨组织修复等生物材料领域(Li XS，Lin W，Xin FL，et al.Adv Mater Res.2011；340(222)：222-228；Heinemann S，Heinemann C，Bernhardt R，et al.Acta Biomater.2009；5(6)：1979-1990.)。另外，介孔硅基干凝胶在药物控释等领域显示了其潜在的应用前景(Lee EJ，Jun SH，Kim HE，et al.Silica xerogel-chitosan nano-hybrids for use as drug eluting bone replacement.Chem Mater Sci.2010；21(1)：207-214.)。以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂，并引入钙离子，制备了具有2.62nm孔径的钙掺杂介孔二氧化硅微球，提高了其生物活性(Li X，Zhang LX，Dong XP，et al.Preparation of mesoporous calcium doped silica spheres with narrow size dispersion and their drug loading and degradation behavior.Micropor Mesopor Mat.2007；102(1-3)：151-158.)。吴晓辉等通过溶胶-凝胶法制备了高比表面积(466.5m²/g)的有序介孔(3.7nm)钙掺杂硅干凝胶，证实了其在体外具有优良的生物活性(Wu XH，Ye L，Liu K，et al.Antibacterial properties of mesoporous copper-doped silica xerogels.Biomed Mater.2009；4(4)：1-6.)。戴程龙等对介孔钙掺杂硅干凝胶进行了系统的研究，证实了该材料可用于快速止血及骨组织修复(Dai CL，L CS，Wei J.et al.Biomaterials.2010；31(30)：7620-7630.Dai CL，Guo H，Lu JX，et al.Biomaterials.2011；32(33)：8506-8517.)。

然而，现有的钙硅基干凝胶的介孔孔径较小，其上限大约为8nm，材料对生物大分子如蛋白质的负载主要依靠其表面的物理吸附作用，材料吸附大分子的量较少，而且吸附后的大分子不能在材料上缓慢释放，出现瀑释，从而使该材料在大分子的控制释放等方面的应用受到一定的限制(Aertsa CA，Verraedta E，Deplaa A.Int J Pharmaceut.2010；397(1-2)：84-91.Tourne-Peteilh C，Begu S，Lerner DA，et al.J Sol-Gel Sci Techn.2012；61(3)：455-462.)。赵东元等在酸性条件下，利用非离子型嵌段共聚物为模板，制备了一系列具有高度有序孔结构的六方介孔硅分子筛(SBA)，其孔径分布在5-30nm之间(Zhao DY，Feng JL，Huo QS，et al.Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores.Science.1998；279(5350)：548-552.)，这为我们制备适合负载生物大分子如蛋白质的介孔材料提供了重要依据。