[發(fā)明專利]磷硅酸基玻璃的制備方法

有效

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• 申請日: 2010-08-06
• 公開（公告）號: CN101921061A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱東;李愛玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號: C03C3/04
• 分類號: C03C3/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，特別涉及一種磷硅酸基玻璃的制備方法。

背景技術(shù)

隨著人類預(yù)期壽命的增長，人工種植體材料正面臨著新的挑戰(zhàn)。越來越多患者的壽命超過了人工種植體的設(shè)計使用壽命，他們不得不承受二次手術(shù)更換種植體的痛苦，為此，需要設(shè)計具有生物活性并可生物降解的材料。

20世紀(jì)70年代初，美國佛羅里達大學(xué)L.L.Hench教授發(fā)明了生物活性玻璃，并且首次將其應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，從而開創(chuàng)了一個嶄新的生物醫(yī)用材料研究領(lǐng)域-生物活性玻璃和生物活性玻璃陶瓷。這類材料作為生物醫(yī)用材料具有金屬、高分子材料及生物惰性材料不可比擬的優(yōu)勢，能與人體骨形成直接的化學(xué)結(jié)合。

近年來已經(jīng)有一些生物玻璃被成功用于骨組織的修復(fù)和治療過程中，尤其是牙周和整形外科領(lǐng)域。但是這種生物玻璃存在一定的問題，例如降解速率很慢，完全降解通常需要1-2年的時間。這種生物玻璃采用的合成方法-熔融萃冷法反應(yīng)溫度太高，不能形成多孔材料，并且難于和有機材料實現(xiàn)高度復(fù)合以拓展功能，因此有必要研究新型的生物材料及其制備方法。

磷的引入通常可以提高玻璃的降解速度，但是傳統(tǒng)方法制備出的磷硅酸基玻璃中具有生物活性的組分范圍相對較窄，通常限于較低的磷含量，限制了玻璃降解速率的提高。在使用溶膠凝膠法制備磷硅酸基玻璃時，通常發(fā)現(xiàn)磷的常用前驅(qū)體(如磷酸，磷酸三乙酯等)和鈣的常用前驅(qū)體(如硝酸鈣)相容性較差，容易引起沉淀從而發(fā)生相分離。為了實現(xiàn)磷和鈣前驅(qū)體的有效混合，人們有時候不得不選擇毒性較大的溶劑(如乙二醇)，并且降低前驅(qū)體的濃度，這樣在除溶劑的過程中會耗費大量的能源及時間，使得其實際操作性大大降低。在本發(fā)明中，我們選用新型低毒的磷前驅(qū)體植酸(肌醇六磷酸，分子式：C₆H₁₈O₂₄P₆)，可以有效地與硝酸鈣共溶，所用溶劑為水、乙醇及其混合物，毒性較小，溶劑去除溫度較低，可以有效克服傳統(tǒng)方法的缺點，具有重要的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是以可食用的植酸替換傳統(tǒng)有毒的磷前驅(qū)體，提供一種采用低溫溶膠凝膠法合成出磷硅酸基玻璃的方法，并在更大組分范圍實現(xiàn)其生物活性，從而能夠更好的控制所述玻璃的降解速率。

本發(fā)明的制備方法實質(zhì)上是一種溶膠凝膠法，可在低溫、低毒及低成本下制備磷硅酸基玻璃，本發(fā)明的方法可以在更大組分范圍內(nèi)成功地制備出磷硅酸基玻璃，制備出的所述玻璃在更大的組分范圍內(nèi)具有生物活性，使得生物活性磷硅酸基玻璃的降解速度可以在更大范圍內(nèi)調(diào)控。本發(fā)明得到的磷硅酸基玻璃的化學(xué)成分可用氧化物的形式表示為(P₂O₅)x(SiO₂)y(CaO)z，其中x，y，z為各組分的摩爾百分含量(如下所述)。本發(fā)明更重要的是其組份范圍除包括傳統(tǒng)上具有生物活性的磷硅酸基玻璃外，還可以有效地拓展具有生物活性玻璃的組分范圍，能夠使一些含磷量較高的玻璃也具有生物活性，從而可實現(xiàn)在更大范圍內(nèi)調(diào)控生物活性玻璃的降解速率，為其實際應(yīng)用提供便利。該類玻璃制備溫度低，有望載入生物活性分子(如：蛋白質(zhì)，抗菌素和化療藥物等)，并且其多孔特性可以用于藥物負載及控釋；同時，所選用的作為磷的前驅(qū)體的植酸(肌醇六磷酸，分子式：C₆H₁₈O₂₄P₆)與傳統(tǒng)磷前驅(qū)體相比具有更小的毒性，從而提高材料的生物相容性。