[发明专利]一种含有生物活性玻璃涂层的复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种含有生物活性玻璃涂层的复合材料及其制备方法和用途，所述方法是以甲氧基乙醇钙为钙前驱体的生物活性玻璃溶胶，可以在较低温度下(≤60℃)使钙进入到生物活性玻璃的网络中，形成生物活性玻璃涂层，与基体材料进行复合。所述生物活性玻璃以涂层形式存在，分布均匀，可以直接与体液接触，充分发挥其生物活性；不存在传统直接共混生物活性玻璃颗粒和基体材料存在的生物活性玻璃分布不均匀及被包埋等问题。所述复合材料能够维持原有基体材料的形态、孔径、孔隙率几乎不变；对于聚合物基体材料，还有助于提升其力学性能。所述复合材料表现出良好的细胞相容性，对细胞有一定的促增殖作用，在人体组织修复再生领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种含有生物活性玻璃涂层的复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

生物活性玻璃(bioactive glass，BG)是一种具有良好生物活性、生物相容性和可降解性的生物材料，在组织修复领域具有很大的应用前景。植入体内后，BG能够释放一些诱导骨组织和血管生长的离子，如硅离子、钙离子等，从而促进组织修复。此外，BG在体液环境中，能够在其表面生成与骨组织成分类似的羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)层，与周围的硬组织或者软组织形成牢固的化学键合，诱导组织修复和再生。通过引入BG涂层，可以极大地改善植入医用材料与周边组织的亲合力，提升其生物医学功能。BG溶胶或分散体系在实际应用中易于操作，是形成生物活性涂层的最佳选择。然而，传统溶胶-凝胶法制备BG时为了除去有毒的硝酸根，使钙进入BG的硅酸盐网格，通常需要高温处理(500℃)，限制了它在不耐热材料基体上的应用，如聚合物。且以BG颗粒分散体系为原料，容易造成涂层中BG颗粒不融合，涂层不均匀的问题。而且，采用溶胶-凝胶法制备生物活性玻璃涂层后处理时间较长，且涂层容易产生开裂，涂层与基地结合强度低，而且工艺复杂，生产效率低，不适合规模工业化生产。

传统的制备生物活性玻璃涂层的方法还有很多，例如粉末冶金烧结法、酸碱处理法、激光熔覆法、脉冲激光沉积法、磁控溅射法、电泳沉积法和粉末等离子喷涂法，这些方法可以很好的适用于金属材料(如钛合金)表面的涂覆，对于聚合物基复合材料并不使用；而且考虑到复合材料的应用领域，对于异性结构的复合材料，例如喷涂、脉冲激光沉积法、磁控溅射法等方法并不适用，其无法做到均匀的实现涂层在异性结构的复合材料表面的涂覆。

因此，需要开发一种不需要高温处理的BG溶胶体系，以便在绝大多数聚合物基体材料上实现生物活性玻璃的涂覆，并制备得到生物活性玻璃涂层。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含有生物活性玻璃涂层的复合材料及其制备方法和用途。该含有生物活性玻璃涂层的复合材料不仅能够保持原有基体材料的形态、孔径及孔隙率，力学性能，还具有良好的生物活性。该制备方法工艺简单，易于生产，且适用于制备各种形状的复合材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含有生物活性玻璃涂层的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以甲氧基乙醇钙为钙的前驱体，以正硅酸乙酯或正硅酸甲酯为硅的前驱体，制备生物活性玻璃溶胶；

(2)将基体材料浸入步骤(1)的生物活性玻璃溶胶，然后取出、干燥、陈化，生物活性玻璃溶胶在基体材料表面形成涂层，即制备得到含有生物活性玻璃涂层的复合材料。

在本发明的一个方案中，所述步骤(1)的生物活性玻璃溶胶中还包括磷的前驱体和/或钠的前驱体；所述磷的前驱体为磷酸三乙酯，所述钠的前驱体为甲醇钠。

在本发明的一个方案中，所述步骤(1)包括如下步骤：

以甲氧基乙醇钙为钙的前驱体，以正硅酸乙酯或正硅酸甲酯为硅的前驱体，将钙的前驱体、硅的前驱体和酸溶于有机溶剂中，搅拌均匀后，加入蒸馏水，继续搅拌，得到所述生物活性玻璃溶胶。