[發明專利]一種溶解速率可控的氧化鋯改性生物玻璃及其制備方法

在審

• 申請號: 201810172017.3
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108455843A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 尹兵;雷霆;蔣燦華;畢青;宋嫻;袁建偉
• 申請（專利權）人: 中南大學湘雅醫院
• 主分類號: C03C3/097
• 分類號: C03C3/097;C03C4/00;C03B19/12;A61L27/10;A61L27/02;A61L27/12;A61L27/50;A61L27/54;A61L27/58
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李林合;李蕊

本發明公開了一種溶解速率可控的氧化鋯改性生物玻璃及其制備方法，該生物玻璃包括：二氧化硅55wt％～60wt％，氧化鈣19wt％～22wt％，氧化鋯8wt％～11wt％，五氧化二磷5wt％～10wt％，氧化鍶2wt％～8wt％。制備時，先制備58s生物玻璃溶膠和氧化鋯溶膠，然后將氧化鋯溶膠與58s生物玻璃溶膠按體積比為2.5～6:100混合，室溫攪拌后得混合溶膠；最后將混合溶膠在70～75℃下陳化3d，并在780～800℃條件下煅燒，得氧化鋯改性的生物玻璃粉末。采用本發明的制備方法所制得的生物玻璃溶解速率可控，具有良好的生物活性和力學性能，在臨床骨組織創傷修復和骨質疏松領域具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料技術領域，具體涉及一種溶解速率可控的氧化鋯改性生物玻璃及其制備方法。

背景技術

生物玻璃材料是一種具有代表性的生物陶瓷材料，自1969年佛羅里達大學LarryHench教授制備了第一種可降解生物玻璃材料(Na₂O-CaO-SiO₂-P₂O₅)以來，生物玻璃就因其良好的生物學性能受到了廣泛關注。SiO₂-CaO-P₂O₅系玻璃已在骨科植入件中有著廣泛應用。雖然生物玻璃自身的脆性阻礙了其應用，但它也擁有著一系列吸引人的物理化學性質。首先，某些生物玻璃具有一定的生物活性。生物玻璃中非氧橋鏈接的堿土金屬離子能溶解到水溶液中，從而促進骨生長。其次，生物玻璃具有可控制的降解速度。此外，生物玻璃可以添加Cu、Zn和Sr等利于骨生長的元素，且其化學計量比的調節是十分方便的。目前，主要的生物玻璃材料包括硅酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽生物玻璃。

生物玻璃的制備研究已有多年歷史，所涉及的制備方法主要包括高溫熔融法、溶膠凝膠法等。所制得的生物玻璃物理性狀不同，其生物活性也不盡相同。

高溫熔融法制造生物玻璃的工藝與制造傳統玻璃的工藝沒有本質差別。將設計量的Na₂O、CaO、SiO₂、P₂O₅等氧化物原料粉末按比例混合，在1300～1500℃高溫下熔融，然后淬冷，進一步熱處理析晶制得玻璃陶瓷。此種方法制得的玻璃具有致密的結構，比表面積小，一般SiO₂含量超過60％就不再具有生物活性，同時高溫熔融對設備也有一定要求，耗能大。

溶膠凝膠法是一種新興的制備技術，主要采用金屬醇鹽作為各組分前驅體，一般采用正硅酸乙酯作為SiO₂的前驅體，磷酸三乙酯作為P₂O₅的前驅體，各堿土元素則用其硝酸鹽作為前驅體。溶液各組分在酸的作用下發生水解形成溶膠，陳化后脫水形成凝膠，干燥煅燒后制得生物玻璃。溶膠凝膠法相較高溫熔融法設備更簡單，耗能低，同時制備的玻璃均勻性高純度高，并且比表面積大，具有更好的生物活性，在SiO₂超過60％也具有很好的活性。

現有技術公開了一種含鍶生物玻璃，該生物玻璃在Tris和SBF溶液中均表現出良好的生物活性，并且隨著鍶含量的增加，生物玻璃的溶解速率下降，因此使設計與制備一定溶解速率的生物玻璃成為可能。但該生物玻璃的力學性能較差，嚴重制約了其使用范圍。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種溶解速率可控的氧化鋯改性生物玻璃及其制備方法，以解決溶解速率可調的生物玻璃力學性能差的技術問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：提供一種溶解速率可控的氧化鋯改性生物玻璃及其制備方法。該氧化鋯改性生物玻璃包括以下質量百分比的組分：二氧化硅55wt％～60wt％，氧化鈣15wt％～25wt％，氧化鋯8wt％～11wt％，五氧化二磷5wt％～10wt％，氧化鍶2wt％～8wt％。