[发明专利]溶胶‑凝胶制备的含钠的生物活性玻璃及其包括止血的应用

说明书

技术领域

本发明总体而言包括新的溶胶-凝胶制备的含钠的生物活性玻璃及其应用。

背景技术

使用溶胶-凝胶技术制备生物活性玻璃的溶胶-凝胶过程通常是已众所周知。例如，美国专利5,074,916号("'916专利")，(将其主旨引入于此以作参考)，公开了用于生产基于SiO₂、CaO₂和P₂O₅的无碱生物活性玻璃组合物的溶胶-凝胶处理技术。'916专利公开了通过改变SiO₂含量，可获得一系列不同程度羟磷灰石生成率的组成。再者，改变对真实或模拟的体内溶液的反应时间扩展了可使用组成的SiO₂的比例。可选择公开于'916专利的溶胶-凝胶制备的组合物来获得热膨胀系数、弹性模量和体积电阻率的目标值。近似平衡(near equilibrium)干燥的溶胶-凝胶生物活性玻璃的制造方法记载于美国专利6,171,986号中，将其全部内容引入于此以作参考。

该‘916专利解释了溶胶-凝胶制备的生物活性玻璃优于由熔融法获得的生物活性玻璃，可避免在溶胶-凝胶制备的生物活性玻璃中使用碱金属氧化物如Na₂O。此类碱金属氧化物用于熔融或均化时的熔剂(flux)或助剂。该‘916专利指出，碱金属氧化离子的存在导致在体内玻璃和周围体液或组织之间的界面处的高pH，这可能诱发炎症并关闭修复。该‘916专利通过仅使用SiO₂、CaO₂和P₂O₅并消除传统上对钠或其它碱金属化合物辅助产生生物活性的需求而避免了此类问题。

专利申请公报美国2009/0208428号指出，碱金属、钠和钾在生物活性玻璃中以高浓度存在可降低生物活性玻璃在体内的有用性。公开于美国2009/0208428中的优选的溶胶-凝胶来源的玻璃包括锶且无碱金属。

编号45S5的熔融制备的生物玻璃包含45%的SiO₂(以重量%计)，以及24.5%的CaO、24.5%的Na₂O和6%的P₂O₅，当植入活组织中时与其它生物活性玻璃制品相比提供快速的生物反应，或者换言之快速的生物活性。

已经充分认识到，生物玻璃的生物活性归因于其表面反应。在90年代早期，已报道了由于其孔结构而具有较高比表面积的溶胶-凝胶生物活性玻璃。自此，已报道了49S、58S、68S、77S、86S溶胶-凝胶组合物，分别相应地具有50%、60%、70%、80%和90%以摩尔%计的SiO₂。所有这些组合物的比表面积比熔融制备的45S5生物玻璃高100倍。这些组合物典型地由于将Na₂O并入玻璃网络困难而不包含Na₂O。

某些止血产品例如沸石和淀粉粉末来源的产品，由于它们具有高比表面积而产生的止血效果在全球范围内使用。认为具有高表面积的材料能迅速从血液吸附水，并浓缩凝血蛋白(clotting protein)和血小板，从而促进瞬时凝血块形成。溶胶-凝胶生物活性玻璃拥有更高的比表面积，除了它们增强骨生长、软组织生长和愈合以及例如牙齿脱敏、抗龈炎和牙齿美白等用途中的口腔护理等公认的性质以外，应当为理想的止血作用材料。美国专利申请公报2009/0186013和2009/0232902号，在此将其全部内容引入以作参考，要求保护具有止血效果的具有多孔结构和高比表面积的溶胶-凝胶制成的生物活性硅胶。但所有报道的硅胶都是由Si、Ca和P初始溶液或它们的无机化合物制成，并且这些硅胶没有报道含有钠初始溶液。