[發(fā)明專利]一種生物活性玻璃納米管的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510056712.X
• 申請(qǐng)日: 2015-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN104707171B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)怡灶;昌鵬;羅紅林;熊光耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/10
• 分類號(hào): A61L27/10;A61L27/56;C03B19/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用生物模板制備三維生物活性玻璃納米管的方法，屬于生物材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

生物活性玻璃因具有良好的骨結(jié)合能力和優(yōu)良的力學(xué)性能被廣泛用于硬組織缺損修復(fù)。生物活性玻璃的生物活性和應(yīng)用與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。將生物活性玻璃設(shè)計(jì)成具有豐富的、且孔間相互貫通的多孔結(jié)構(gòu)通常適合于硬組織修復(fù)，把生物活性玻璃制備成納米結(jié)構(gòu)(如納米球、納米線、納米棒、納米管等)則可以顯著提高其生物活性。這是因?yàn)檫@些納米結(jié)構(gòu)具有高的比表面積，從而其纖維表面能快速生長(zhǎng)一層類骨羥基磷灰石。

在無(wú)機(jī)納米管的諸多制備方法中，模板輔助溶膠凝膠法因工藝可控性強(qiáng)、成本低、產(chǎn)物形態(tài)可控等優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用。由模板輔助溶膠凝膠法所制備的納米結(jié)構(gòu)主要取決于模板的幾何結(jié)構(gòu)。盡管二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁等納米管的公開報(bào)道很多，但是至今公開的生物活性玻璃納米管的制備技術(shù)極少。雖然有文獻(xiàn)[Collagen-templated?sol–gel?fabrication,microstructure,in?vitro?apatite?deposition,and?osteoblastic?cell?MC3T3-E1?compatibility?of?novel?silica?nanotube?compacts.J?Mater?Chem?21,4332–4338]公開了以膠原纖維為模板制備生物活性玻璃納米管的方法，但是得到的生物活性玻璃納米管鈣含量很低。一般來(lái)說(shuō)，生物活性玻璃中鈣含量越高(如60Si35Ca)，生物活性越好[The?in-vitro?bioactivity?of?mesoporous?bioactive?glasses.Biomaterials?27,3396–3403]。但是通過(guò)提高溶膠凝膠中鈣源的含量并不能有效提高最終生物活性玻璃納米管的鈣含量，反而會(huì)使硅源團(tuán)聚而不利于納米管的形成。因此，高鈣含量生物活性玻璃納米管的制備技術(shù)一直未能取得突破。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能有效提高生物活性玻璃納米管鈣含量的制備方法。本發(fā)明以預(yù)鈣化細(xì)菌纖維素納米纖維為模板和鈣源，改變硅源吸附時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)調(diào)節(jié)硅鈣含量，并采用模板輔助溶膠凝膠和煅燒的方法制備生物活性玻璃納米管。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種三維生物活性玻璃納米管的制備方法，以預(yù)鈣化細(xì)菌纖維素納米纖維為模板和鈣源，采用模板輔助溶膠凝膠和煅燒制備，包括以下步驟：

步驟一、配制濃度為0.1mol/L的含鈣源的醇溶液；

步驟二、將細(xì)菌纖維素浸泡于步驟一獲得的含鈣源的醇溶液中，其中，每3mL含鈣源的醇溶液對(duì)應(yīng)1g細(xì)菌纖維素；搖床振蕩，每24h更換一次含鈣源的醇溶液，3d后取出產(chǎn)物，用無(wú)水醇浸泡0.5h，洗去產(chǎn)物表面未吸附的鈣源；

步驟三、將步驟二獲得的表面吸附鈣源的細(xì)菌纖維素浸泡于濃度為0.1mol/L的含硅源的醇溶液，其中，每4mL含硅源的醇溶液對(duì)應(yīng)1g細(xì)菌纖維素，浸泡6～24h，獲得表面吸附硅源的細(xì)菌纖維素；

步驟四、將步驟三獲得的表面吸附硅源的細(xì)菌纖維素浸泡于醇與水體積比為10:1-5的混合液A中2d，其中，每4mL的混合液A對(duì)應(yīng)1g細(xì)菌纖維素，使硅源水解、縮聚；

步驟五、將步驟四獲得的產(chǎn)物用去離子水清洗，冷凍干燥，煅燒2-8h移除細(xì)菌纖維素模板，從而制備得到三維生物活性玻璃納米管，生物活性玻璃納米管中SiO₂:CaO摩爾比為3:2-10:1，管內(nèi)徑為15-50nm，管壁厚為3-15nm。

進(jìn)一步講，所述醇溶液包括甲醇或乙醇；所述鈣源包括硝酸鈣、氯化鈣或有機(jī)鈣源；所述硅源包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯或正硅酸丁酯。

步驟五中，煅燒的工藝條件為：煅燒溫度為300-800℃，升溫速率為0.5-10℃/min，煅燒時(shí)間為2-8h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過(guò)生物模板方法獲得生物活性玻璃納米管材料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需有毒化學(xué)試劑，綠色無(wú)污染，生產(chǎn)效率高，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。同時(shí)，生物活性玻璃納米管繼承了細(xì)菌纖維素模板的三維空間結(jié)構(gòu)，具有很高的比表面積和孔隙率，可用于骨修復(fù)和再生領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)例1制備的生物活性玻璃納米管的TEM照片；

圖2為實(shí)例1制備的生物活性玻璃納米管的EDS照片；

圖3為實(shí)例2制備的生物活性玻璃納米管的TEM照片；

圖4為實(shí)例2制備的生物活性玻璃納米管的EDS照片；