一種微納米棒狀生物活性玻璃及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，公開了一種微納米棒狀生物活性玻璃及其制備方法與應(yīng)用。所述微納米棒狀生物活性玻璃的制備方法包括如下步驟：(1)將模板劑、催化劑與水配成混合溶液，然后依次將正硅酸乙酯、磷酸三乙酯及四水硝酸鈣加入，攪拌均勻得到生物活性玻璃凝膠溶液；(2)將生物活性玻璃凝膠溶液離心、清洗得到濕態(tài)凝膠沉淀，再將濕態(tài)凝膠沉淀置于干燥箱中干燥，得到生物活性玻璃凝膠粉末；(3)將所述生物活性玻璃凝膠粉末在高溫爐中熱處理，得到所述微納米棒狀生物活性玻璃。所得微納米棒狀生物活性玻璃具有類似天然骨、齒組織中無機(jī)物組分特定的棒狀形貌，可應(yīng)用于骨骼修復(fù)、口腔治療、創(chuàng)口愈合或藥物載體中。
【專利說明】一種微納米棒狀生物活性玻璃及其制備方法與應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種微納米棒狀生物活性玻璃及其制備方法與應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]生物活性玻璃是一類重要的生物活性材料，目前臨床用于硬組織缺損修復(fù)的生物玻璃是通過高溫熔融法制得，但是熔融法制備生物玻璃具有很多不足之處:要求條件高，能耗大；制備得到的是致密的粉體顆粒，其比表面積小，不利于離子釋放和體內(nèi)降解；材料的成分和粒度也不易控制，在粉體加工過程中易引入雜質(zhì)。
[0003]溶膠-凝膠法是一種室溫下制備無機(jī)材料的新方法，特別是該方法制備的生物玻璃具有大量的微納米孔隙，從而由于具有高比表面積和高生物活性。但單純利用溶膠-凝膠法制備的生物玻璃顆粒仍處于粘結(jié)狀態(tài)，難以分散開，通過研磨篩分后得到的是形貌不規(guī)則的微米級顆粒，難以獲得形貌可控、顆粒尺寸均勻的微納米級生物玻璃。而模板劑自組裝工藝是一種制備微納米材料的工藝技術(shù)，通過模板調(diào)控合成微納米生物材料是當(dāng)今材料和醫(yī)藥領(lǐng)域的一個重要組成部分和發(fā)展方向。生物體的骨、牙齒等都是由納米微粒形成的具有納米結(jié)構(gòu)的材料，且骨、齒組織中包含的主要無機(jī)物組分是具有特定形狀的棒狀納米磷灰石，因此從仿生合成的角度出發(fā)，人們希望制備的材料不僅具有高生物活性且具有一些特定形貌。目前的制備方法所得到的產(chǎn)品難以達(dá)到應(yīng)用要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種微納米棒狀生物活性玻璃的制備方法；
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法得到的微納米棒狀生物活性玻璃；
[0006]本發(fā)明的再一目的在于提供上述微納米棒狀生物活性玻璃的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]一種微納米棒狀生物活性玻璃的制備方法，包括如下步驟:
[0009](I)將模板劑、催化劑與水配成混合溶液，然后依次將正硅酸乙酯、磷酸三乙酯及硝酸鈣加入到所述混合溶液中，攪拌均勻得到生物活性玻璃凝膠溶液；
[0010]優(yōu)選的，步驟⑴中模板劑、催化劑、水及正硅酸乙酯的摩爾比為模板劑:催化劑:水:正硅酸乙酯=(0.2 ?1.2): (20 ?60):1000: (1.4 ?6)；
[0011]優(yōu)選的，步驟⑴所述催化劑為堿性催化劑，溶液pH值為11?14 ;更優(yōu)選的，步驟(I)所述催化劑為氨水；
[0012]優(yōu)選的，步驟(I)所述模板劑為陽離子表面活性劑；更優(yōu)選的，所述陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨，濃度為3?18mmol/L ；
[0013]優(yōu)選的，步驟(I)所述正硅酸乙酯、磷酸三乙酯及硝酸鈣摩爾比為:正硅酸乙酯:硝酸鈣:磷酸三乙酯=(60?80): (36?16):8 ；
[0014]按照所述正硅酸乙酯、磷酸三乙酯及硝酸鈣摩爾比，最終得到的微納米棒狀生物活性玻璃中氧化硅、氧化鈣及五氧化二磷的摩爾比為:氧化硅:氧化鈣:五氧化二磷=(60 ?80): (36 ?16):4 ；
[0015](2)將步驟(I)所得生物活性玻璃凝膠溶液離心、清洗得到濕態(tài)凝膠沉淀，再將濕態(tài)凝膠沉淀置于60?100°C干燥箱中干燥I?2天，得到生物活性玻璃凝膠粉末；
[0016](3)將所述生物活性玻璃凝膠粉末在高溫爐中600?700°C熱處理3h，得到所述微納米棒狀生物活性玻璃。
[0017]一種由上述制備方法得到的微納米棒狀生物活性玻璃，所述微納米生物活性玻璃呈現(xiàn)棒狀結(jié)構(gòu)，顆粒長徑比為2.5?5。
[0018]所述微納米棒狀生物活性玻璃在骨骼修復(fù)、口腔治療、創(chuàng)口愈合或藥物載體中的應(yīng)用。
[0019]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:
[0020](I)本發(fā)明所述制備方法結(jié)合溶膠-凝膠法和有機(jī)模板自組裝工藝，采用特定的模板劑與催化劑組合配置混合溶液，可控制生物活性玻璃形成微納米棒狀的特殊形貌；
[0021](2)本發(fā)明所述微納米棒狀生物活性玻璃，不僅是微納米材料，而且具有類似天然骨、齒組織中無機(jī)物組分特定的棒狀形貌，使所述微納米棒狀生物活性玻璃有利于在硬組織修復(fù)工程中的應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述微納米棒狀生物活性玻璃的表面形貌掃描電鏡圖。
[0023]圖2為本發(fā)明所述微納米棒狀生物活性玻璃的表面形貌透射電鏡圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0025]實施例1
[0026]一種微納米棒狀生物活性玻璃，其制備方法如下:
[0027](I)將0.306g十六烷基三甲基溴化銨和3mL氨水加入到70mL水中配成混合溶液；所述混合溶液的PH值為11 ；
[0028]然后依次將1.2mL正硅酸乙酯、92 μ L磷酸三乙酯及0.25g四水硝酸鈣加入到所述混合溶液中，攪拌均勻得到生物活性玻璃凝膠溶液；
[0029](2)將步驟(I)所得生物活性玻璃凝膠溶液離心、清洗得到濕態(tài)凝膠沉淀，再將濕態(tài)凝膠沉淀置于60°C干燥箱中干燥2天，得到生物活性玻璃凝膠粉末；
[0030](3)將所述生物活性玻璃凝膠粉末在高溫爐中600°C熱處理3h，得到所述微納米棒狀生物活性玻璃。
[0031]對所述微納米棒狀生物活性玻璃進(jìn)行掃描電鏡及透射電鏡分析，掃描電鏡圖如圖1所示，透射電鏡圖如圖2所示。由圖1及圖2可知，所述微納米棒狀生物活性玻璃的顆粒為棒狀形貌，類似天然骨、齒組織中無機(jī)物組分的形貌。所述微納米棒狀生物活性玻璃可應(yīng)用于骨骼修復(fù)、口腔治療、創(chuàng)口愈合或藥物載體中。
[0032]實施例2
[0033]—種微納米棒狀生物活性玻璃，其制備方法如下:
[0034](I)將0.612g十六烷基三甲基溴化銨和3.5mL氨水加入到70mL水中配成混合溶液；所述混合溶液的pH值為12 ;
[0035]然后依次將1.2mL正硅酸乙酯、92 μ L磷酸三乙酯及0.25g四水硝酸鈣加入到所述混合溶液中，攪拌均勻得到生物活性玻璃凝膠溶液；
[0036](2)將步驟(I)所得生物活性玻璃凝膠溶液離心、清洗得到濕態(tài)凝膠沉淀，再將濕態(tài)凝膠沉淀置于100°c干燥箱中干燥I天，得到生物活性玻璃凝膠粉末；
[0037](3)將所述生物活性玻璃凝膠粉末在高溫爐中650°C熱處理3h，得到所述微納米棒狀生物活性玻璃。
[0038]對所述微納米棒狀生物活性玻璃進(jìn)行表面形貌檢測分析，結(jié)果與實施例1基本相同，所述微納米棒狀生物活性玻璃的顆粒為棒狀形貌，類似天然骨、齒組織中無機(jī)物組分的形貌。
[0039]實施例3
[0040]一種微納米棒狀生物活性玻璃，其制備方法如下:
[0041](I)將1.224g十六烷基三甲基溴化銨和4mL氨水加入到70mL水中配成混合溶液；所述混合溶液的PH值為13 ;然后依次將2.4mL正硅酸乙酯、183 μ L磷酸三乙酯及0.51g四水硝酸鈣加入到所述混合溶液中，攪拌均勻得到生物活性玻璃凝膠溶液；
[0042](2)將步驟(I)所得生物活性玻璃凝膠溶液離心、清洗得到濕態(tài)凝膠沉淀，再將濕態(tài)凝膠沉淀置于100°c干燥箱中干燥I天，得到生物活性玻璃凝膠粉末；
[0043](3)將所述生物活性玻璃凝膠粉末在高溫爐中700°C熱處理3h，得到所述微納米棒狀生物活性玻璃。
[0044]對所述微納米棒狀生物活性玻璃進(jìn)行表面形貌檢測分析，結(jié)果與實施例1基本相同，所述微納米棒狀生物活性玻璃的顆粒為棒狀形貌，類似天然骨、齒組織中無機(jī)物組分的形貌。
[0045]實施例4
[0046]—種微納米棒狀生物活性玻璃，其制備方法如下:
[0047](I)將1.836g十六烷基三甲基溴化銨和4mL氨水加入到70mL水中配成混合溶液；所述混合溶液的PH值為14 ;然后依次將4.8mL正硅酸乙酯、366 μ L磷酸三乙酯及1.02g四水硝酸鈣加入到所述混合溶液中，攪拌均勻得到生物活性玻璃凝膠溶液；
[0048](2)將步驟(I)所得生物活性玻璃凝膠溶液離心、清洗得到濕態(tài)凝膠沉淀，再將濕態(tài)凝膠沉淀置于100°c干燥箱中干燥I天，得到生物活性玻璃凝膠粉末；
[0049](3)將所述生物活性玻璃凝膠粉末在高溫爐中700°C熱處理3h，得到所述微納米棒狀生物活性玻璃。
[0050]對所述微納米棒狀生物活性玻璃進(jìn)行表面形貌檢測分析，結(jié)果與實施例1基本相同，所述微納米棒狀生物活性玻璃的顆粒為棒狀形貌，類似天然骨、齒組織中無機(jī)物組分的形貌。
[0051]實施例5
[0052]一種微納米棒狀生物活性玻璃，其制備方法如下:
[0053](I)將1.224g十六烷基三甲基溴化銨和4mL氨水加入到70mL水中配成混合溶液；所述混合溶液的PH值為14 ;然后依次將4.8mL正硅酸乙酯、486 μ L磷酸三乙酯及3.032g四水硝酸鈣加入到所述混合溶液中，攪拌均勻得到生物活性玻璃凝膠溶液；
[0054](2)將步驟(I)所得生物活性玻璃凝膠溶液離心、清洗得到濕態(tài)凝膠沉淀，再將濕態(tài)凝膠沉淀置于100°c干燥箱中干燥I天，得到生物活性玻璃凝膠粉末；
[0055](3)將所述生物活性玻璃凝膠粉末在高溫爐中600°C熱處理3h，得到所述微納米棒狀生物活性玻璃。
[0056]對所述微納米棒狀生物活性玻璃進(jìn)行表面形貌檢測分析，結(jié)果與實施例1基本相同，所述微納米棒狀生物活性玻璃的顆粒為棒狀形貌，類似天然骨、齒組織中無機(jī)物組分的形貌。
[0057]實施例6
[0058]一種微納米棒狀生物活性玻璃，其制備方法如下:
[0059](I)將0.612g十六烷基三甲基溴化銨和3mL氨水加入到70mL水中配成混合溶液；所述混合溶液的PH值為13 ;然后依次將2.4mL正硅酸乙酯、243 μ L磷酸三乙酯及1.516g四水硝酸鈣加入到所述混合溶液中，攪拌均勻得到生物活性玻璃凝膠溶液；
[0060](2)將步驟(I)所得生物活性玻璃凝膠溶液離心、清洗得到濕態(tài)凝膠沉淀，再將濕態(tài)凝膠沉淀置于100°c干燥箱中干燥I天，得到生物活性玻璃凝膠粉末；
[0061](3)將所述生物活性玻璃凝膠粉末在高溫爐中650°C熱處理3h，得到所述微納米棒狀生物活性玻璃。
[0062]對所述微納米棒狀生物活性玻璃進(jìn)行表面形貌檢測分析，結(jié)果與實施例1基本相同，所述微納米棒狀生物活性玻璃的顆粒為棒狀形貌，類似天然骨、齒組織中無機(jī)物組分的形貌。
[0063]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微納米棒狀生物活性玻璃的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)將模板劑、催化劑與水配成混合溶液，然后依次將正硅酸乙酯、磷酸三乙酯及硝酸鈣加入到所述混合溶液中，攪拌均勻得到生物活性玻璃凝膠溶液； (2)將步驟(I)所得生物活性玻璃凝膠溶液離心、清洗得到濕態(tài)凝膠沉淀，再將濕態(tài)凝膠沉淀置于60?100°C干燥箱中干燥I?2天，得到生物活性玻璃凝膠粉末； (3)將所述生物活性玻璃凝膠粉末在高溫爐中600?700°C熱處理3h，得到所述微納米棒狀生物活性玻璃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微納米棒狀生物活性玻璃的制備方法，其特征在于:步驟(I)中模板劑、催化劑、水及正硅酸乙酯的摩爾比為模板劑:催化劑:水:正硅酸乙酯=(0.2 ?1.2): (20 ?60):1000: (1.4 ?6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微納米棒狀生物活性玻璃的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述催化劑為堿性催化劑，溶液PH值為11?14。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微納米棒狀生物活性玻璃的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述催化劑為氨水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微納米棒狀生物活性玻璃的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述模板劑為陽離子表面活性劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微納米棒狀生物活性玻璃的制備方法，其特征在于:所述陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨，濃度為3?18mmol/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微納米棒狀生物活性玻璃的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述正硅酸乙酯、磷酸三乙酯及硝酸鈣摩爾比為:正硅酸乙酯:硝酸鈣:磷酸三乙酯=(60 ?80): (36 ?16):8o
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項所述的制備方法得到的微納米棒狀生物活性玻璃，所述微納米生物活性玻璃呈現(xiàn)棒狀結(jié)構(gòu)，顆粒長徑比為2.5?5。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述微納米棒狀生物活性玻璃在骨骼修復(fù)、口腔治療、創(chuàng)口愈合或藥物載體中的應(yīng)用。
【文檔編號】A61K6/02GK104288830SQ201410466383
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】陳曉峰, 胡慶, 李玉莉, 苗國厚 申請人:華南理工大學(xué)