[发明专利]一种生物活性纳米粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物活性纳米粒子，特别涉及包括由胶体二氧化硅纳米粒子表面改性的一种生物活性纳米粒子及其制备方法。

背景技术

硅基生物活性玻璃陶瓷由于具有良好的生物活性而在骨组织移植和修复材料中具有很高的应用价值，如其在生物体内能够诱导新生骨的生长。在实际应用中，作为硅基生物活性玻璃陶瓷的一种存在形式，硅基生物活性粒子，因其尺寸小，可以更容易地填充进入骨受损部位而备受外科手术大夫的青睐。另外，硅基生物活性粒子还可以作为一种填充材料加入聚合物基体中，从而增强其力学性能和生物活性。近几年研究发现，纳米尺寸的生物活性粒子在聚合物力学性能以及生物活性增强方面都较传统的微米或更大尺寸的生物活性粒子具有更为显著的效果。而且，生物活性纳米粒子和动物体中的无机组分——羟基磷灰石（直径小于100纳米）尺寸更为接近。

溶胶-凝胶法是目前制备硅基生物活性纳米粒子最为普遍的一种方法，但是如何使钙较为容易地进入到体系中是这种方法目前还难以跨越的一个壁垒。硝酸钙是制备生物活性玻璃陶瓷最常用的钙的前驱体，但是由于硝酸根离子的毒性，必须将材料在500度或者更高的高温下烧结。虽然目前甲氧乙醇钙可以代替硝酸钙作为钙的前驱体使用，但是由于体系中存在水解后的有机成分仍然需要200度以上的高温处理，而高温会使得纳米粒子的分散性变差，从而影响其生物和力学性能的表达。另外，通过此种溶胶-凝胶法制备生物活性纳米粒子时，由于钙的加入往往会影响所得粒子的形貌和粒径分布，较难获得单分散的形貌可控的纳米粒子。

前人研究中发现，无论是在生物体内还是在模拟体液中，生物活性玻璃陶瓷能够形成羟基磷灰石最重要的步骤是硅羟基（Si-OH）的形成和钙离子（Ca²⁺）的释放。生物活性玻璃陶瓷释放Ca²⁺使得体系中Ca²⁺处于过饱和状态，过饱和的Ca²⁺会在Si-OH处成核，促进羟基磷灰石的生成，从而表现出良好的生物活性。通过溶胶-凝胶法可以制备表面带有大量Si-OH的胶体二氧化硅纳米粒子，但是由于缺少钙元素，胶体二氧化硅纳米粒子并无生物活性。所以，本发明通过将钙引入到这种胶体二氧化硅纳米粒子中，从而寻找到一种可以在常温下制备硅基生物活性纳米粒子的方法。

发明内容

本发明提供了一种生物活性纳米粒子以及制备方法。

本发明通过如下技术方案实现：

一种生物活性纳米粒子，其特征在于，所述生物活性纳米粒子为经钙离子（例如含钙离子的化合物）表面改性的胶体二氧化硅纳米粒子。

在一个实施方案中，所述生物活性纳米粒子为经含钙离子的化合物表面改性的胶体二氧化硅纳米粒子。

优选地，所述含钙离子的化合物可以为碱类、盐类化合物或配合物。例如，所述含钙离子的化合物中的阴离子可以为OH^-、Cl^-、Br^-、I^-、CO₃^2-、HCO₃^-、SO₄^2-、HSO₄^-、SO₃^2-、HSO₃^-、NO₃^-、CH₃COO^-、CH₃O^-、C₂H₅O^-等或其混合物。

在一个实施方案中，所述生物活性纳米粒子的大小可以通过改变原料胶体二氧化硅纳米粒子的大小进行调节。

所述生物活性纳米粒子可以为任何形状的，例如无规粒子或球形粒子。

对于本发明的生物活性纳米粒子的粒径没有特别限定，例如可以为1纳米至900纳米，或10纳米至800纳米，例如12、25、40、50、100、300或600纳米。优选地，所述生物活性纳米粒子的粒径是均匀的，优选地，其粒径多分散指数（polydispersity index,PDI）小于0.2。

本发明还提供一种生物活性纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述方法包括使用钙离子（例如含钙离子的化合物）将胶体二氧化硅纳米粒子表面改性。