[发明专利]一种以树枝状聚乙烯亚胺为模板剂和催化剂制备大孔生物活性玻璃纳米簇的方法

说明书

本发明公开了一种以树枝状聚乙烯亚胺为模板剂和催化剂制备大孔生物活性玻璃纳米簇的方法，将树枝状聚乙烯亚胺溶于醇水混合溶液中得到透明的聚乙烯亚胺醇水溶液；随后加入硅烷进行水解缩合得到逐渐浑浊的溶胶；然后加入磷酸三乙酯和硝酸钙引入磷源和钙源，得到乳白色的生物活性玻璃溶胶‑凝胶溶液；最终将产物进行纯化得到生物活性玻璃纳米团簇的白色粉体；本发明制备技术简单易行，反应条件温和，利用树枝状的聚乙烯亚胺高分子作为模板剂和催化剂，调控生物活性玻璃的形貌和尺寸，制备的生物活性玻璃具有良好的生物活性和生物相容性，具有优异的基因负载能力，可广泛应用于组织的修复与重建及癌症治疗等生物医学领域。

【技术领域】

本发明涉及一种用于骨组织修复与再生、蛋白及药物递送以及基因治疗的大孔生物活性玻璃纳米簇的制备技术，具体涉及一种以树枝状聚乙烯亚胺为模板剂和催化剂制备大孔生物活性玻璃纳米簇的方法。

【背景技术】

生物活性玻璃是一种以三维硅氧四面体形成的玻璃网络为基础，掺入Ca，P和Na等其他元素作为改性剂的硅酸盐玻璃。由于生物活性玻璃具有良好的生物活性，生物相容性及成骨基因激活能力，能与骨组织和软组织形成化学键合并且促进，因此在骨缺损及皮肤组织的修复与重建等方面得到了广泛的应用。

微纳米生物活性玻璃因为具有相对较小的尺寸以及多样的结构，有着更加优越的性能。而传统方法制备的生物活性玻璃大多形状不规则、粒度不均匀，由于孔径和孔容过小，药物和基因运输的效率过低，从而限制了微纳米生物活性玻璃的广泛应用。因此，近年来逐渐发展出各种具有特定形貌、尺寸均匀且分散性能良好的微纳米生物活性玻璃材料，旨在通过调整微纳米生物活性玻璃特殊的形貌来提高生物活性玻璃的骨、齿缺损修复效率、基因和生长因子装载效率等性能。

高分子模板技术是合成生物活性玻璃的一种常见方法。主要是利用某些两亲表面活性剂大分子，嵌段共聚物或生物大分子在反应体系中通过自组装形成特定的形态结构，作为纳米颗粒形成的结构导向剂或者形态模板剂。目前已有使用高分子模板剂吐温-80合成纳米线组成的生物活性玻璃纳米簇，聚乙二醇作为模板剂合成的生物活性玻璃微球等技术，其所使用的模板剂多为线性高分子。但还未有人尝试利用聚乙烯亚胺这种树枝状的高分子作为模板剂来调控生物活性玻璃的形貌和尺寸。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种以树枝状聚乙烯亚胺为模板剂和催化剂制备大孔生物活性玻璃纳米簇的方法，该方法初次使用树枝状的高分子作为模板剂与催化剂调控生物活性玻璃的形貌和尺寸，操作简单，反应条件温和，可制备不同尺寸的生物活性玻璃纳米团簇。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种以树枝状聚乙烯亚胺为模板剂和催化剂制备大孔生物活性玻璃纳米簇的方法，包括以下步骤：

1)聚乙烯亚胺醇水溶液的制备：将树枝状的聚乙烯亚胺溶于醇水溶液中，醇与水的体积比为3:1，得到透明的聚乙烯亚胺醇水溶液；

2)硅烷的水解与缩合：将硅烷在搅拌下逐滴加入聚乙烯亚胺醇水溶液中，开始水解与缩合反应；

3)加入钙源和磷源：将磷酸三乙酯和四水合硝酸钙在搅拌下加入上述反应体系中，反应完全得到乳白色生物活性玻璃溶胶-凝胶；

4)纯化和烧结：将得到的生物活性玻璃溶胶-凝胶进行洗涤，干燥和煅烧，得到生物活性玻璃纳米团簇。

进一步，所述步骤1)中树枝状的聚乙烯亚胺为分子量Mw为25000的氨基封端的树枝状聚乙烯亚胺。

进一步，所述步骤2)中加入的硅烷，使聚乙烯亚胺的摩尔量为硅烷摩尔量的10％～30％。

进一步，所述步骤1)中聚乙烯亚胺的溶解温度为40℃，在磁转子的搅拌下溶解。

进一步，所述步骤2)中所用硅烷为正硅酸乙酯。