[发明专利]一种模板介导合成含硅羟基磷灰石材料及其制备方法

说明书

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种模板介导合成的含硅羟基磷灰石材料及其制备方法。所述含硅羟基磷灰石材料由模板介导合成，具有有序的定向生长结构，其中硅含量为0.1wt％～1.6wt％，硅以硅酸根的形式掺杂在羟基磷灰石晶格。本发明提供了一种模板介导合成含硅羟基磷灰石材料的方法，采用合适的工艺条件制备获得的含硅羟基磷灰石材料具有有序的定向生长结构；所述含硅羟基磷灰石材料的强度和韧性明显提高，且可以充分发挥硅元素在骨缺损修复中的促进作用，是一种优选的骨修复替代材料；本发明所述制备方法操作简单，条件易于控制，具有实际的应用价值。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种模板介导合成的含硅羟基磷灰石材料及其制备方法。

背景技术

硅(silicon,Si)是动物体内天然拥有的一种微量元素，存在于众多组织器官中。并且硅元素已经被证实是新骨生长和软骨发育必需的一种微量元素，而在骨缺损的修复研究方面，含硅生物材料表现出明显优于传统Ca-P材料的诸多优势。因此，将Si元素引入骨修复材料中将能够赋予这类传统生物医用材料更优异的生物学特性，在骨缺损修复中将更好地发挥Si元素的功能性。

天然骨主要是由无机成分和有机成分两大部分组成，其中无机成份主要是低结晶的羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)，而有机成分则主要由蛋白和多糖类物质构成。其中羟基磷灰石在天然骨中的重量约有60％，是天然骨组织的主要无机成分。并且羟基磷灰石具有良好的生物相容性以及骨传导性，在骨修复材料领域得到广泛的应用。鉴于上述Si元素在骨修复中的重要作用，目前已有相关研究人员利用湿化学沉淀法、水热法、干法方法制备出Si掺杂羟基磷灰石。

天然骨材料具有非常精妙的从微观到宏观的复杂多级结构，从而使之具有高强度和高韧性的优异性能，其主要原因在于天然骨形成过程中的生物矿化过程，其本质也就是由有机分子模板进行原位生物矿化形成基于模板/羟基磷灰石逐级组装的有机/无机复合材料。与一般无机沉淀合成方法比较，生物矿物具有以下三个显著的优点：1)矿化结构有序，其强度和韧性明显提高；2)生物矿化一般是具有择优的晶体生长取向；3)有机质与矿物质具有明显的相互作用；矿物质是基于整个生物代谢过程中形成，并参与代谢。因此由有机分子模板介导无机成分的矿化沉积是一个非常有效的制备仿生骨修复材料的重要方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种模板介导合成的含硅羟基磷灰石材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种模板介导合成含硅羟基磷灰石材料，所述含硅羟基磷灰石材料具有有序定向生长的结构，由模板介导合成，其中硅含量为0.1wt％～1.6wt％，硅以硅酸根的形式掺杂在羟基磷灰石晶格中。

上述模板介导合成含硅羟基磷灰石材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)提供硅源，模板溶液，钙源溶液和磷源溶液；

(2)将模板溶液与钙源溶液和/或磷源溶液混合；调节含钙溶液的pH值为中性，缓慢加入硅源，然后在搅拌条件下逐滴加入含磷溶液，再调节反应体系pH值至所需pH，持续反应一段时间，停止搅拌，静置，收集沉淀，再经洗涤、冷冻干燥后得到含硅羟基磷灰石材料；

当所述模板为单模板且为非丝素蛋白模板时，所述含钙溶液为模板溶液与钙源溶液的混合，所述含磷溶液为磷源溶液；当所述模板为单模板且为丝素蛋白模板时，所述含钙溶液为钙源溶液，所述含磷溶液为模板溶液与磷源溶液的混合；

当所述模板为双模板且两种模板均为非丝素蛋白时，所述含钙溶液为双模板中的任一种模板与钙源溶液的混合，所述含磷溶液为双模板中的另一种模板与磷源溶液的混合；

当所述模板为双模板且其中一种模板为丝素蛋白时，所述含磷溶液为丝素蛋白模板与磷源溶液的混合，所述含钙溶液为另一种模板与钙源溶液的混合。