[發明專利]一種三維多孔生物活性玻璃的制備方法

在審

• 申請號: 201710318722.5
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107129157A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 董文鈞;鞏子強;李小云;張曉波
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: C03C15/00
• 分類號: C03C15/00;C03C23/00;A61L27/10;A61L27/56;A61L27/54;A61L27/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及一種兩步水熱法制備分級多孔生物活性玻璃新方法。

背景技術

隨著人們生活水平的不斷提高，由于交通意外、老齡化等社會問題造成的骨損傷、骨折等疾病不斷增加，研究替代人體骨骼等器官的需求迫在眉睫。目前對用于人體的結構仿生替代材料的主要要求是：1、替代材料具有良好的生物相容性和生物活性，能夠與人體租住成鍵聯結。2、替代材料對人體組織無毒副作用，能夠與組織細胞良好結合，促進細胞的增值和分化。3、替代材料具有一定的機械強度和韌性以及彈性模量與人體骨骼相匹配，能夠替代原有材料的全部功能或部分功能。

目前用于人體的結構仿生替代材料主要有無機結構仿生生物材料、有機結構仿生物材料和復合結構仿生物材料。而無機結構仿生生物材料粉體顯現出易堆積，且燒結后易形成無序結構，與人體骨骼材料多孔有序結構相差較大。結構仿生差。且其力學性能包括脆性大、韌性差、易斷裂以及抗彎強度低，有機結構仿生物材料。例如一些高分子基質的有機結構仿生生物材料，其力學性能差、難以加工成型、降解率與成骨速率不協調，且高分子基質存在殘留粒子，這些成分難以除去。在應用于人體后難以降解。且講解后對人體造成二次傷害。因而其應用受到較多的限制，在人體中無法應用于支撐部位，難以滿足醫學臨床要求。而復合材料能夠綜兩種或兩種以上的材料的性能優點，彌補單一材料性能上的不足或缺陷。滿足人們對材料的不同需求，因而研究新型復合結構仿生型生物材料已經引起了各國研究人員的高度重視和深入研究。

七十年代初，Hench首次報道了其開發成功的45S5玻璃具有良好的生物活性和生物相容性，能夠與人次細胞組織良好的成鍵聯結。45S5玻璃的組成為 24.5wt％Na₂O、4.5wt％CaO₂、6.0wt％P₂O₅、45wt％SiO₂。Hench在Na₂O-CaO-SiO₂玻璃中加入6wt％的P₂O₅，使得整體材料的成分更加接近人體骨骼，這種新型材料不僅對人體無害，而且增加了其生物活性。后來經過不斷地發展，這種具有生物活性的玻璃被人們稱為生物玻璃。

生物玻璃是一種新型的人造仿生材料。是無機生物醫用材料中的一個重要分支，現主要應用于人骨科、牙科等領域。它的結構類似于人骨和天然牙。人造骨可以依靠人體體液補充某些例子而形成新骨，通過體液的循環，可以在生物玻璃、軟組織和骨骼接合界面發生分解、吸收、析出等反應，實現骨骼的牢固結合，最終形成羥基碳酸鹽磷灰石層，從而進一步的誘導骨修復與再生。同時，生物玻璃還可以通過改變其各組分的含量而調節器生物活性、力學性能和降解性，從而滿足臨床上的不同需求。但生物玻璃存在的脆性高、機械強度低、彈性模量較高等缺點，是限制其應用的重要因素。

目前研究人員正努力克服這些困難。如今生物玻璃仿生材料的研究和臨床應用已經成為材料學、物理化學、醫學、生命科學等學科交叉的研究熱點，給人類的醫療健康帶來了重大改善，越來越受到人們的重視。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的結構仿生型人工骨骼材料的不足，提供了一種兩步水熱法制備分級多孔生物活性玻璃新方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種三維多孔生物活性玻璃的水熱法制備，該方法具體為：

a)將玻璃在去離子水中超聲清洗10min；

b)將清洗后的玻璃和濃度為1-4mol/L的NaOH溶液置于高壓反應釜的內襯中，使得NaOH溶液完全浸沒玻璃。然后將高壓釜置于在150℃的烘箱中水熱反應4-10h。在NaOH的腐蝕下，玻璃表面生成一層三維多孔網狀多孔硅酸鹽納米片陣列。

c)將步驟2處理后的玻璃和濃度為1g/L的十六烷基三甲基溴化銨水溶液置于高壓反應釜的內襯中，使得十六烷基三甲基溴化銨水溶液完全浸沒玻璃。將高壓釜置于90℃的烘箱中，水熱反應60-120min，自組裝成分級多孔生物活性玻璃。

本發明的有益結果是：本發明采用兩步水熱法制備分級多孔生物活性玻璃。這種新型的生物活性玻璃在結構上具有與天然骨骼材料相似的網孔狀結構。因而符合仿生學基本原理。這種多孔結構為細胞的粘附、增殖提供了更多的空間。與此同時在硅酸鹽納米片上負載了沸石分子篩，沸石分子篩具有優異的吸附性能，能夠吸附更多的藥物，從而極大的提高該生物活性玻璃的藥物緩釋能力。可以作為新一代的骨替代材料和骨修復的生物支架材料。本發明能簡單﹑快速﹑穩定﹑大批量的制備出分級多孔生物活性玻璃。