[发明专利]一种微纳米生物活性玻璃及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种微纳米生物活性玻璃及其制备方法、应用，该微纳米生物活性玻璃主要由前驱体与模版剂为原料制得，其中所述前驱体包括：以质量份数计，正硅酸乙酯180‑200份，磷酸三甲酯15‑25份，聚羟基丁酸酯4‑5份，聚羟基丙酸酯4‑5份，硝酸钙75‑85份，硝酸锶6‑9份，硝酸镁6‑9份，硝酸钾40‑60份，柠檬酸5‑10份，聚乙二醇10‑20份，所述模版剂由[C₁₆min]Br、C₁₂‑2‑C₁₂·2Br^‑以及吐温80组成。本发明制备得到的微纳米生物活性玻璃具有良好的生物相容性，通过优化前驱体以及模版剂的配方，使其形成更为规整、分散性好尺寸均一的胶团颗粒，且显著提高了胶团的形成速率。

技术领域

本发明涉及生物玻璃制作领域，具体而言，涉及一种微纳米生物活性玻璃及其制备方法、应用。

背景技术

生物活性玻璃(BG)因具有良好的生物相容性、生物活性、骨传导性和可降解性，在化学材料和医学领域都受到广泛的关注。目前，生物活性玻璃已经被成功应用于骨损伤及牙科疾病的治疗和修复等领域。

其组成和结构决定着它的固有性能，而性能又进一步决定着它的用途。同样，BG的生物活性等优良性能主要取决于它特殊的组成结构。BG一般为SiO₂-P₂O₅-CaO系统，部分含有Na₂O、MgO、SrO等碱金属或碱土金属氧化物。第一个也是最著名的生物活性玻璃是LarryL.Hench在1971年发现的45S5Bioglass，当45S5Bioglass和水溶液(如：体液)接触时，和非桥氧接触的Na⁺、Ca²⁺等阳离子容易和体液进行快速的离子交换，最终在表面形成羟基磷灰石层，表现出良好的生物相容性和生物活性。但是45S5的力学性能较低，不能应用于承重部位。

溶胶凝胶法被用于制备BG具有特别的优势性。它一般以高化学活性的化合物为前驱体，如正硅酸乙酯作为玻璃组分中Si的前驱体，磷酸三甲酯作为P的前驱体，Ca、Na等碱金属和碱土金属采用各自的硝酸盐作为前驱体。将前驱体混合在液相溶剂中，在酸或碱的催化作用下进行水解缩合形成溶胶，进一步缩合形成具有一定网络结构的凝胶，再经过陈化、干燥、煅烧得到BG成品。相对于传统的熔融-淬冷法，溶胶-凝胶法煅烧温度较低(约600℃)，制得的BG具有纳米尺度的多孔结构，比表面积较高，表面含有大量的Si-OH，且比熔融-淬冷法制备的同组分BG有更好的生物活性和更快的降解速率。同时，溶胶-凝胶法可以制备出纤维状、纳米颗粒、介孔粒子及多孔支架等多种形貌的BG，并且可以在分子水平上对材料的组分和结构进行设计，赋予其特定的性能。

但是，现有技术中的溶胶凝胶法虽然能得到具有特定形貌的微纳米颗粒，但是由于其胶团颗粒的分散性、规整度等方面还非常欠缺，整个溶胶-凝胶过程不可控，生产效率低，胶团形成速度慢导致在成胶的过程中容易发生互相粘结，得到的最终产品应用性能上也会受到一定的影响，进而限制了生物活性玻璃的进一步应用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种微纳米生物活性玻璃的配方，该微纳米生物活性玻璃中通过对前驱体和模版剂的配方进行重新优化选择，尤其添加了聚羟基丁酸酯、柠檬酸等物质显著提高了成胶速率，更有利于胶团的快速形成，避免颗粒之间发生粘结影响性能，使得形成更为规整、分散性好尺寸均一的胶团颗粒，且显著提高了胶团的形成速率，对整个溶胶-凝胶过程达到了可控，此外模版剂的重新设计也使其与前驱体融合度更高，总之使得最终得到的微纳米生物活性玻璃本身形成了微纳米棒状的特殊形貌，得到的生物活性玻璃具有更高的比表面积，使其具有类似天然骨、齿组织中无机物组分特定的棒状形貌。