[发明专利]以大孔碳模板制备生物活性玻璃微球的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及生物医用材料技术领域，特别是亚微米生物活性玻璃微球的制备方法。

背景技术

亚微米生物材料是当今材料和医药领域研究的一个重要组成部分和发展方向，亚微米材料将可能成为21世纪生物医学材料的核心。生物活性玻璃(Bioglasses, BGs)是20世纪70年代初由美国佛罗里达大学Larry L. Hench教授等人发明的第二代可降解生物材料，他们在研究中发现将组分为SiO₂-Na₂O-CaO-P₂O₅的玻璃材料植入生物体内后，该玻璃材料中的组分可以同生物体内的组分互相交换或者反应，形成牢固的化学键结合，最终生成与生物体本身相容的物质，构成新生骨骼和牙齿的一部分。此种生物活性玻璃并不是常规的玻璃，其SiO₂的质量百分含量仅为45%，其他组分CaO、P₂O₅和Na₂O的质量含量依次为24.5%、6%和24.5%即SiO₂(45)-Na₂O(24.5)-CaO(24.5)-P₂O₅(6)(wt%)，这就是现在所说的商品化的生物活性玻璃Bioglass^?45S5。生物活性玻璃作为一类重要的硬组织修复材料，具有优良的生物活性和生物相容性。最新的研究还表明，生物活性玻璃还具有细胞和基因激活作用，这对于其硬组织修复功能起到关键作用。此后，生物活性玻璃作为生物活性材料中的重要组成部分，越来越多地受到国际生物材料学界关注。

生物活性玻璃具有良好的生物活性，能够与骨形成牢固的化学结合，一问世便引起国际生物材料学界的高度关注。生物活性玻璃的种类主要包括：熔融法生物活性玻璃、生物活性微晶玻璃和溶胶-凝胶生物活性玻璃等。目前临床应用的生物玻璃是通过高温熔融法制备，由于高温挥发和坩埚材料等原因易导致生物玻璃组成波动和有害杂质掺杂以及组成不均一等问题，使玻璃结构和性能难以控制。此外，材料的降解性能较差。近年来，通过溶胶-凝胶技术制备的生物玻璃由于其制备条件温和，材料组成和结构可以进行设计，比表面积高，具有纳米孔隙结构，生物活性高，降解性能可调控，使其具有很高的研究及应用价值，可望成为第三代生物材料的重要种类。但溶胶-凝胶生物玻璃最大的问题在于颗粒难以分散，其微纳米结构、形态、颗粒尺寸大小难以控制，以至于材料的微纳米效应难以发挥。因此，寻找一种能够制备出分散性高，微纳米结构、形态、颗粒尺寸可控的生物活性玻璃颗粒的方法是非常必要的。

发明内容

本发明目的是提一种可制备分散性高，具有微纳米结构，形态和颗粒尺寸可控的生物活性玻璃颗粒的方法。

本发明技术方案是：先将孔径为180～470nm的大孔碳模板在由硅源、钙源、无机酸、无水乙醇和蒸馏水组成的混合液中浸渍后，置于60℃烘箱中干燥，取得碳模板与玻璃干凝胶复合物；再将碳模板与玻璃干凝胶复合物置于600℃下煅烧后，经研磨、超声分散，取得生物活性玻璃微球粉体。

采用本发明利用三维有序大孔碳模板制备的微球球形结构完整，分散性好，粒径均一，粒径偏差小于5%，且粒径可控制在100～400nm，具有良好的生物活性，在体液环境或模拟体液环境中能够在7～60天内降解，并诱导羟基磷灰石在微球表面生成。碳模板孔径大小由制备方法决定，本发明采用孔径为180～470nm的大孔碳模板可取得较好的发明效果。

本发明在制作混合液时，先将硅源、无机酸、蒸馏水和无水乙醇混合，取得澄清的混合溶液，再加入钙源。分步进行混合可以保证各组分充分混合均匀，防止碳模板浸泡后模板内各组分含量不一，影响生物玻璃的组分均匀性。

在将硅源、无机酸、蒸馏水和无水乙醇进行混合时，同时加入磷源。是否加入磷源是由要制备的生物玻璃类型决定的，如，70S30C生物活性玻璃不需要磷源，而68S、58S及45S5需要磷源。

在加入钙源的同时加入钠源。是否加入钠源是由要制备的生物玻璃类型决定的，如45S5生物活性玻璃需要钠源，而68S、58S及70S30C不需要钠源。

所述硅源为正硅酸四乙酯。正硅酸四乙酯在酸性条件下能够充分发生水解反应并形成均匀透明的溶胶溶液。

所述钙源为四水合硝酸钙，使用其他钙盐如氯化钙会掺入大量氯离子，后续处理中无法除去，会对生物玻璃造成影响。

所述无机酸为硝酸，使用其他无机酸如盐酸会掺入氯离子，硫酸会掺入硫元素，这些在后续处理过程中无法去除，会对生物玻璃造成影响。