专利名称：一种生物活性陶瓷纳米颗粒的制备方法
技术领域：
本发明属于一种生物陶瓷纳米颗粒的制备技术领域。
背景技术：
生物活性陶瓷是一种陶瓷质材料，它的基本组成是SiO2和CaO，此外还可以加入一些其他的成分如P2O5、Na2O和MgO等，通过改变各组分间的比例和添加一些具有特殊功能的组分可以得到许多不同用途和功能的生物活性陶瓷材料。生物活性陶瓷所特有的活性表面，不用借助任何软组织层的过渡就可以直接与活体骨组织相连接。目前最常用的生物活性陶瓷是由Hench等人开发的Bioglass-45S5，它是由45％SiO2、24.5％Na2O、24.5％CaO，和6％P2O5组成的。Bioglass-45S5已经在骨科和牙科的临床上得到了广泛的应用。在碱性条件下，当与受体组织接触时，生物活性陶瓷可以在其表面形成一种富含钙离子、磷酸根离子和活性硅的胶体层。这种胶体层的出现可以刺激骨的形成。另据文献报导，人们已尝试着把生物活性陶瓷做成植入体的外涂层后进行了骨生长机理的研究，目前此方法已经在股骨的修复上得到了应用，初步取得了令人满意的结果。近期的研究表明，尺寸为90-300mm生物活性陶瓷完全可以用作犬肋骨的修复材料。美国马里兰大学的Price等人对成骨细胞MG63对生物活性陶瓷的反应活性进行了研究，研究结果表明，此种材料可以促进细胞的增殖和功能化。另据研究表明，植入动物体内的生物活性陶瓷可以逐步地被成骨细胞吸收掉。美国科罗拉多州立大学的Wheeler等人对生物活性陶瓷与HAP的骨诱导能力进行的研究结果表明作为组织工程材料，生物活性陶瓷陶瓷的骨组织再生能力明显优于羟基磷灰石材料。目前，生物活性陶瓷以其良好的骨诱导性，和骨传导性，被普遍认为是“A”级的生物活性材料，而HAP则被认为是“B”级的生物活性材料。
自从Hench等人首次开发出生物活性陶瓷后，作为一种最具临床应用价值和高生物活性的骨替代和修复材料，许多不同类型、不同组分的含硅陶瓷已经得到了大量的研究。生物活性陶瓷的制作方法主要有两种，一种是熔融法，另一种是溶胶凝胶发(Sol-gel)法。其中熔融法是Hench等人首先使用的，他们利用熔融法制备了最具代表性的Bioglass-45S5，之后又改变各组分之间的配比研制出了一系列具有不同功能的生物活性陶瓷材料，其中很多已实现了商品化。然而，用熔融法制备的陶瓷易混入其它的杂质，所以其组成非常复杂，难免有一些对动物体有害的物质混入，最终造成不良的影响，导致治疗的失败。因而，人们现在不断地探索新的，更具临床应用价值的生物活性陶瓷材料的制备方法，如共沉淀法、溶胶凝胶法等。众所周知，运用Sol-gel法制备的陶瓷材料，由于其反应条件温和、产物比较纯净，几乎没有其他杂质，并且组分也非常容易控制，所以人们利用Sol-gel法制备出了各种不同组分的生物活性陶瓷材料。后来的研究表明，Sol-gel法制备的生物活性陶瓷材料具有很高的生物活性，在模拟体液中，利用Sol-gel法制备SiO2-CaO-P2O5系列三元生物活性陶瓷和SiO2-CaO系列二元生物活性陶瓷，即使是单纯SiO2材料也都能很快在其表面生成一层磷灰石晶体。伦敦帝国理工大学Pilar Sepulveda等人的研究结果也表明，Sol-gel法生物活性陶瓷的生物活性远远高于用熔融法制备的生物活性陶瓷的活性。形态结构是影响生物活性陶瓷材料生物活性的最关键因素，由熔融法制备的生物活性陶瓷材料表面光滑，且棱角分明，孔隙率很低，密度较大，比表面积仅为0.15-2.7m2/g，而利用Sol-gel法制备的生物活性陶瓷表面粗糙，孔隙率非常高，比表面积为126.5-164.7m2/g，所以植入人体后可以吸附更多的蛋白质和细胞。目前，在生物医学领域，Sol-gel法制备的生物活性陶瓷正逐渐替代传统熔融法生物活性陶瓷材料。
由于目前用于骨组织工程支架材料上的生物活性陶瓷粒径较大，所以随着复合材料中填料含量的增加，材料的孔隙率逐渐降低，当体系中填料含量达到40wt％时材料的孔隙率由纯PLA的9.5可以降低到5.7cm3/g，这对组织的再生很不利。所以如何降低生物陶瓷颗粒的粒径尺寸是现阶段各国陶瓷材料研究人员所关注的热点问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物活性陶瓷纳米颗粒的制备方法。
本发明是将正硅酸乙酯和硝酸钙在酸性条件下进行水解成溶胶，然后在碱性条件下缩聚制成凝胶颗粒，再经过陈化、离心分离、冷冻干燥和高温煅烧最后得到白色的粒径分布非常均匀的球形生物活性陶瓷颗粒。
实现本发明的技术方案如下具体的包括SiO2-CaO-P2O5系三元生物活性陶瓷纳米颗粒和SiO2-CaO系二元生物活性陶瓷纳米颗粒的制备方法。
I、SiO2-CaO-P2O5系生物活性陶瓷纳米颗粒的制备(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料；(2)磁力搅拌的反应器中，按投料比分别将正硅酸乙酯和硝酸钙配成2-50％(体积)的正硅酸乙酯-乙醇溶液和1-10％(质量)的硝酸钙-水溶液，然后将两种溶液在剧烈搅拌的条件下混合，同时加入酸调节混合溶液的酸碱度至PH≈1-3，在25-55℃条件下剧烈搅拌3-24h，最后得到透明的溶液；(3)磁力搅拌的反应器中，按投料比将磷酸氢二铵配成0.01-1％的水溶液，按投料比再加入聚乙二醇溶解，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈9-12，将温度升至25-55℃后将(2)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在25-55℃恒温搅拌12-48h，然后降至室温陈化；(4)化的反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中500-1100℃温度下煅烧2-10h，得到白色生物陶瓷粉末；II、SiO2-CaO系生物活性陶瓷纳米颗粒的制备(1))按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料；(2)的条件同I中的(2)；(3)将上述(2)得到的透明溶液缓慢滴加到PH≈9-12的稀氨水中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在25-55℃恒温搅拌12-48小时，降至室温陈化；(4))的条件同I中的(4)；如上所述的方法，步骤I的(2)可以加入催化剂，所述的催化剂为柠檬酸、硝酸或盐酸；如上所述的制备方法，步骤I的(3)可以加入表面活性剂，所述的表面活性剂为聚乙二醇；如上所述的制备方法，制备SiO2-CaO二元生物陶瓷时，步骤II的(3)缩聚过程按以下方式进行将II中的(2)得到的透明溶液缓慢滴加到1-5倍(体积比)的剧烈搅拌下的PH≈9-12的稀氨水中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在25-55℃恒温搅拌12-48小时，降至室温陈化。
本发明利用Sol-gel法制备出了球形的SiO2-CaO-P2O5系三元生物活性陶瓷和SiO2-CaO系二元生物活性陶瓷颗粒。主要目的是得到纳米级生物陶瓷颗粒，提高陶瓷粉末的比表面积，当与聚合物复合时能提供更大的界面和粘结强度，从而得到综合性能优良的骨组织工程支架材料。因此，本发明所制备的生物活性陶瓷纳米颗粒将在生物医学及材料学上具有很高的使用价值，特别是作为一种骨组织工程支架材料在临床上具有非常广阔的应用前景。
具体实施例方式实施例1(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将2g正硅酸乙酯溶于40ml乙醇中，然后加入到20ml溶解有0.5g硝酸钙的水溶液中搅拌混合，加入柠檬酸酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌24h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.1g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于100ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈9，将温度升至25℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕在25℃温度下搅拌12h后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为60nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例2(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将10g正硅酸乙酯溶于100ml乙醇中，然后加入到250ml溶解有5g硝酸钙的水溶液中搅拌混合，加入柠檬酸酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌24h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将1g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈9，将温度升至25℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕在25℃温度下搅拌12h后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为60nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例3(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于5.1ml乙醇中，然后加入到23.6ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌混合，加入柠檬酸酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌24h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于100ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈9，将温度升至25℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕在25℃温度下搅拌12h后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为60nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例4(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到120ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌6h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于500ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈12，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入到该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕在40℃温度下搅拌24h后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中700℃条件下煅烧5h，得到平均直径为45nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例5(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌12h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃温度下搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中500℃、700℃、900℃及1100℃条件下煅烧3h，得到一系列的生物陶瓷粉末，测试结果见表1。
表1
实施例6(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于120ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸调节至PH≈3，在25℃条件下剧烈搅拌24h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈12，将温度升至55℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在一定温度下搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为45nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例7(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于255ml乙醇中，然后加入到120ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌6h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入到该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为60nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例8(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于120ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸调节至PH≈2，在25℃条件下剧烈搅拌12h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中700℃条件下煅烧2h、4h、6h、8h及10h，得到一系列的生物陶瓷粉末，测试结果见表2。
表2
实施例9(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入盐酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌6h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为45nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例10(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入硝酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌12h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵溶和5g聚乙二醇解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为60nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例11(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于240ml乙醇中，然后加入到60ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入硝酸调节至PH≈1，剧烈搅拌12h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为55nm，平均长度为150nm的白色棒状生物陶瓷粉末。
实施例12(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸调节至PH≈1，在40℃条件下剧烈搅拌6h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为50nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例13(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入硝酸调节至PH≈1，在55℃条件下剧烈搅拌6h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵和5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为55nm的白色生物陶瓷粉末。实施例14(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶磷酸氢二铵∶聚乙二醇＝2-4∶1∶0.1-0.2∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入硝酸调节至PH≈1，在55℃条件下剧烈搅拌6h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将0.33g磷酸氢二铵和1g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为55nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例15(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将2g正硅酸乙酯溶于40ml乙醇中，然后加入到20ml溶解有0.5g硝酸钙的水溶液中搅拌混合，加入柠檬酸酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌24h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将5g聚乙二醇溶解于100ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈9，将温度升至25℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕在25℃温度下搅拌12h后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为60nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例16(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将10g正硅酸乙酯溶于100ml乙醇中，然后加入到250ml溶解有5g硝酸钙的水溶液中搅拌混合，加入柠檬酸酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌24h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈9，将温度升至25℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕在25℃温度下搅拌12h后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为60nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例17(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于5.1ml乙醇中，然后加入到23.6ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌24h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将5g聚乙二醇溶解于100ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈9，将温度升至25℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在25℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为180nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例18(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到120ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌6h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将5g聚乙二醇溶解于500ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈12，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中700℃条件下煅烧5h，得到平均直径为180nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例19(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌12h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中500℃、700℃、900℃及1100℃条件下煅烧3h，得到一系列的生物陶瓷粉末，测试结果见表3。
表3
实施例20(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于120ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸调节至PH≈3，在25℃条件下剧烈搅拌24h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈12，将温度升至55℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在55℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为150nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例21(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于255ml乙醇中，然后加入到120ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌6h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，然后用氨水调节1000ml去离子水的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为200nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例22(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于120ml乙醇中，然后加入236ml到溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入柠檬酸调节至PH≈2，在25℃条件下剧烈搅拌12h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中700℃条件下煅烧2h、4h、8h及10h，得到一系列的生物陶瓷粉末，测试结果见表4。
表4
实施例23(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到溶解有2.36g硝酸钙236ml水溶液中搅拌，加入盐酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌6h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为155nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例24(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入硝酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌12h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为185nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例25(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入硝酸调节至PH≈1，在40℃条件下剧烈搅拌12h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为165nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例26(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入硝酸调节至PH≈1，在55℃条件下剧烈搅拌6h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将5g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为180nm的白色生物陶瓷粉末。
实施例27(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇＝2-4∶1∶1-10(质量比)称取各种原材料。
(2)在装有磁力搅拌的反应瓶中，首先将5.1g正硅酸乙酯溶于60ml乙醇中，然后加入到236ml溶解有2.36g硝酸钙的水溶液中搅拌，加入硝酸调节至PH≈1，在25℃条件下剧烈搅拌12h，最后得到透明的溶液。
(3)在装有磁力搅拌的反应瓶中，将1g聚乙二醇溶解于1000ml去离子水中，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈11，将温度升至40℃后将(1)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在40℃恒温搅拌24h，然后降至室温陈化。
(4)将反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中900℃条件下煅烧3h，得到平均直径为200nm的白色生物陶瓷粉末。
权利要求
1，一种生物活性陶瓷纳米颗粒的制备方法，包括SiO2-CaO-P2O5三元系和SiO2-CaO二元系生物活性陶瓷纳米颗粒的制备方法，其特征在于，其步骤和条件为I，SiO2-CaO-P2O5系生物活性陶瓷的制备(1)按投料比为正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇∶磷酸氢二铵＝2-4∶1∶1-10∶0.1-0.2(质量比)称取各种原材料；(2)在装有磁力搅拌的反应器中，按投料比分别将正硅酸乙酯和硝酸钙配成2-50％(体积)的正硅酸乙酯-乙醇溶液和1-10％(质量)的硝酸钙-水溶液，然后将两种溶液在剧烈搅拌的条件下混合，同时加入酸调节混合溶液的酸碱度至PH≈1-3，在25-55℃条件下剧烈搅拌3-24h，最后得到透明的溶液。(3)在装有磁力搅拌的反应器中，按投料比将磷酸氢二铵配成0.01-1％的水溶液，按投料比再加入聚乙二醇溶解，然后用氨水调节溶液的酸碱度至PH≈9-12，将温度升至25-55℃后将(2)中得到的透明溶液缓慢滴入该溶液中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在25-55℃恒温搅拌12-48h，然后降至室温陈化。(4)将经陈化的反应液离心分离，沉淀进行冷冻干燥，最后在马弗炉中500-1100℃温度下煅烧2-10h，得到白色生物活性陶瓷纳米颗粒II，SiO2-CaO系生物活性陶瓷的制备(1)按正硅酸乙酯∶硝酸钙∶聚乙二醇的投料比(质量比)＝2-4∶1∶1-10称取各种原材料；(2)和(4)的条件同上述的I中的(2)和(4)；(3)是将上述(2)得到的透明溶液缓慢滴加到PH≈9-12的稀氨水中，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在25-55℃恒温搅拌12-48小时，降至室温陈化；
2.如权利要求1所述的一种生物活性陶瓷纳米颗粒的制备方法，步骤I的(2)可以加入催化剂，该催化剂为檬酸、硝酸或盐酸。
3.如1或2任意一个权利要求所述的一种生物活性陶瓷纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤I的(3)可以加入表面活性剂，该表面活性剂乙二醇。
4.如权利要求1所述的一种生物活性陶瓷纳米颗粒的制备方法，制备SiO2-CaO二元生物陶瓷时，其特征在于，步骤II的(3)缩聚过程按以下方式进行将(2)得到的透明溶液缓慢滴加到1-5倍(体积比)的稀氨水中，PH≈9-12，在滴加过程中溶液保持剧烈搅拌。滴加完毕后在25-55℃恒温搅拌12-48小时，降至室温陈化。
全文摘要
一种生物活性陶瓷纳米颗粒的制备方法，包括SiO
文档编号C04B35/622GK1765819SQ20051001710
公开日2006年5月3日 申请日期2005年9月2日 优先权日2005年9月2日
发明者陈学思, 洪重奎, 刘爱学, 邱雪宇, 庄秀丽, 景遐斌 申请人:中国科学院长春应用化学研究所