本发明涉及生物医用材料领域，具体涉及一种生物玻璃材料及其制备方法。
背景技术：
生物活性玻璃是一种具有组织修复功能的特种玻璃材料，属于硅酸盐体系且具有特定的化学组成。其在植入体内后能够产生键合作用从而紧密的结合骨组织，同时不产生炎症等不利反应，具有良好的生物相容性和生物活性，被认为是一类具有比其它结晶态生物活性材料更为优越的骨科、齿科修复材料，因而引起了生物医用材料界的高度关注，并且随着材料制备技术的发展，生物活性玻璃的制备工艺、化学组成、组织结构以及理化性能也在不断改进，得到了不断向前的发展，应用前景也越来越广泛。
技术实现要素：
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种生物玻璃材料，具有很好的力学性能，透气率适中，有利于伤口愈合，同时，具有非常好的抑菌效果。
技术方案：一种生物玻璃材料，由以下成分以重量份制备而成：硼酸三丁酯10-20份、正硅酸四乙酯20-30份、四水硝酸钙10-15份、虎杖提取物1-2份、丝素肽2-4份、纳米氧化镁0.5-1份、透明质酸1-3份、磷脂酰丝氨酸3-6份、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠3-5份、微晶纤维素1-3份、氨水20-30份、无水乙醇200-400份、去离子水40-70份。
进一步优选的，所述的一种生物玻璃材料，由以下成分以重量份制备而成：硼酸三丁酯15份、正硅酸四乙酯25份、四水硝酸钙13份、虎杖提取物1.5份、丝素肽3份、纳米氧化镁0.8份、透明质酸2份、磷脂酰丝氨酸4.5份、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠4份、微晶纤维素2份、氨水25份、无水乙醇300份、去离子水55份。
进一步的，虎杖提取物采用超声波振荡提取法，将2g冷冻干燥后粉碎的虎杖，用100ml无水乙醇在温度50℃下超声提取1h，旋转蒸发得提取物。
上述生物玻璃材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将氨水、无水乙醇和20-40份去离子水混合均匀，加入正硅酸四乙酯在室温下搅拌30-40min后再加入硼酸三丁酯，继续搅拌30-40min；
(2)加入四水硝酸钙，超声分散20-30min后在转速400-600r/min下搅拌4-5h；
(3)放入干燥箱中在温度100-120℃下烘干，再放入箱式电炉中在600-650℃下处理3-4h；
(4)冷却后加入虎杖提取物、纳米氧化镁、透明质酸、丝素肽、磷脂酰丝氨酸、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠、微晶纤维素和剩余去离子水，超声分散20-30min后在转速400-600r/min下搅拌6-7h；
(5)在室温下静置陈化3-4天，再放入-70℃超低温冰箱中预冻12-14h，再冷冻干燥30-40h即得。
进一步的，所述步骤(1)中第一次搅拌时间为35min，第二次搅拌时间为35min。
进一步的，所述步骤(2)中超声分散时间为25min，转速为500r/min，搅拌时间为4.5h。
进一步的，所述步骤(4)中超声分散时间为25min，转速为500r/min，搅拌时间为6.5h。
有益效果：本发明的生物玻璃材料的拉伸强度最高可达3.5MPa，具有很好的力学性能，透气率在100g/(m2·h)左右，透气率适中，有利于伤口愈合，同时，其对大肠杆菌的抑制率可达100％，具有非常好的抑菌效果。
具体实施方式
实施例1
一种生物玻璃材料，由以下成分以重量份制备而成：硼酸三丁酯10份、正硅酸四乙酯20份、四水硝酸钙10份、虎杖提取物1份、丝素肽2份、纳米氧化镁0.5份、透明质酸1份、磷脂酰丝氨酸3份、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠3份、微晶纤维素1份、氨水20份、无水乙醇200份、去离子水40份。
上述生物玻璃材料的制备方法为：
(1)将氨水、无水乙醇和20份去离子水混合均匀，加入正硅酸四乙酯在室温下搅拌30min后再加入硼酸三丁酯，继续搅拌30min；
(2)加入四水硝酸钙，超声分散20min后在转速400r/min下搅拌4h；
(3)放入干燥箱中在温度100℃下烘干，再放入箱式电炉中在600℃下处理3h；
(4)冷却后加入虎杖提取物、纳米氧化镁、透明质酸、丝素肽、磷脂酰丝氨酸、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠、微晶纤维素和剩余去离子水，超声分散20min后在转速400r/min下搅拌6h；
(5)在室温下静置陈化3天，再放入-70℃超低温冰箱中预冻12h，再冷冻干燥30h即得。
实施例2
一种生物玻璃材料，由以下成分以重量份制备而成：硼酸三丁酯15份、正硅酸四乙酯25份、四水硝酸钙12份、虎杖提取物1.5份、丝素肽2.5份、纳米氧化镁0.7份、透明质酸1.5份、磷脂酰丝氨酸4份、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠4份、微晶纤维素2份、氨水25份、无水乙醇250份、去离子水50份。
上述生物玻璃材料的制备方法为：
(1)将氨水、无水乙醇和25份去离子水混合均匀，加入正硅酸四乙酯在室温下搅拌35min后再加入硼酸三丁酯，继续搅拌35min；
(2)加入四水硝酸钙，超声分散25min后在转速450r/min下搅拌4.5h；
(3)放入干燥箱中在温度110℃下烘干，再放入箱式电炉中在630℃下处理3.5h；
(4)冷却后加入虎杖提取物、纳米氧化镁、透明质酸、丝素肽、磷脂酰丝氨酸、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠、微晶纤维素和剩余去离子水，超声分散25min后在转速450r/min下搅拌6.5h；
(5)在室温下静置陈化3天，再放入-70℃超低温冰箱中预冻13h，再冷冻干燥35h即得。
实施例3
一种生物玻璃材料，由以下成分以重量份制备而成：硼酸三丁酯15份、正硅酸四乙酯25份、四水硝酸钙13份、虎杖提取物1.5份、丝素肽3份、纳米氧化镁0.8份、透明质酸2份、磷脂酰丝氨酸4.5份、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠4份、微晶纤维素2份、氨水25份、无水乙醇300份、去离子水55份。
上述生物玻璃材料的制备方法为：
(1)将氨水、无水乙醇和30份去离子水混合均匀，加入正硅酸四乙酯在室温下搅拌35min后再加入硼酸三丁酯，继续搅拌35min；
(2)加入四水硝酸钙，超声分散25min后在转速500r/min下搅拌4.5h；
(3)放入干燥箱中在温度110℃下烘干，再放入箱式电炉中在630℃下处理3.5h；
(4)冷却后加入虎杖提取物、纳米氧化镁、透明质酸、丝素肽、磷脂酰丝氨酸、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠、微晶纤维素和剩余去离子水，超声分散25min后在转速500r/min下搅拌6.5h；
(5)在室温下静置陈化3.5天，再放入-70℃超低温冰箱中预冻13h，再冷冻干燥35h即得。
实施例4
一种生物玻璃材料，由以下成分以重量份制备而成：硼酸三丁酯20份、正硅酸四乙酯30份、四水硝酸钙15份、虎杖提取物2份、丝素肽4份、纳米氧化镁1份、透明质酸3份、磷脂酰丝氨酸6份、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠5份、微晶纤维素3份、氨水30份、无水乙醇400份、去离子水70份。
上述生物玻璃材料的制备方法为：
(1)将氨水、无水乙醇和40份去离子水混合均匀，加入正硅酸四乙酯在室温下搅拌40min后再加入硼酸三丁酯，继续搅拌40min；
(2)加入四水硝酸钙，超声分散30min后在转速600r/min下搅拌5h；
(3)放入干燥箱中在温度120℃下烘干，再放入箱式电炉中在650℃下处理4h；
(4)冷却后加入虎杖提取物、纳米氧化镁、透明质酸、丝素肽、磷脂酰丝氨酸、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠、微晶纤维素和剩余去离子水，超声分散30min后在转速600r/min下搅拌7h；
(5)在室温下静置陈化4天，再放入-70℃超低温冰箱中预冻14h，再冷冻干燥40h即得。
对比例1
本实施例与实施例1的区别在于以正硅酸四乙酯代替硼酸三丁酯。具体地说是：
一种生物玻璃材料，由以下成分以重量份制备而成：正硅酸四乙酯30份、四水硝酸钙10份、虎杖提取物1份、丝素肽2份、纳米氧化镁0.5份、透明质酸1份、磷脂酰丝氨酸3份、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠3份、微晶纤维素1份、氨水20份、无水乙醇200份、去离子水40份。
上述生物玻璃材料的制备方法为：
(1)将氨水、无水乙醇和20份去离子水混合均匀，加入正硅酸四乙酯在室温下搅拌30min；
(2)加入四水硝酸钙，超声分散20min后在转速400r/min下搅拌4h；
(3)放入干燥箱中在温度100℃下烘干，再放入箱式电炉中在600℃下处理3h；
(4)冷却后加入虎杖提取物、纳米氧化镁、透明质酸、丝素肽、磷脂酰丝氨酸、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠、微晶纤维素和剩余去离子水，超声分散20min后在转速400r/min下搅拌6h；
(5)在室温下静置陈化3天，再放入-70℃超低温冰箱中预冻12h，再冷冻干燥30h即得。
对比例2
本实施例与实施例1的区别在于不含有虎杖提取物和纳米氧化镁。具体地说是：
一种生物玻璃材料，由以下成分以重量份制备而成：硼酸三丁酯10份、正硅酸四乙酯20份、四水硝酸钙10份、丝素肽2份、透明质酸1份、磷脂酰丝氨酸3份、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠3份、微晶纤维素1份、氨水20份、无水乙醇200份、去离子水40份。
上述生物玻璃材料的制备方法为：
(1)将氨水、无水乙醇和20份去离子水混合均匀，加入正硅酸四乙酯在室温下搅拌30min后再加入硼酸三丁酯，继续搅拌30min；
(2)加入四水硝酸钙，超声分散20min后在转速400r/min下搅拌4h；
(3)放入干燥箱中在温度100℃下烘干，再放入箱式电炉中在600℃下处理3h；
(4)冷却后加入透明质酸、丝素肽、磷脂酰丝氨酸、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠、微晶纤维素和剩余去离子水，超声分散20min后在转速400r/min下搅拌6h；
(5)在室温下静置陈化3天，再放入-70℃超低温冰箱中预冻12h，再冷冻干燥30h即得。
对比例3
本实施例与实施例1的区别在于不含有丝素肽和透明质酸。具体地说是：
一种生物玻璃材料，由以下成分以重量份制备而成：硼酸三丁酯10份、正硅酸四乙酯20份、四水硝酸钙10份、虎杖提取物1份、纳米氧化镁0.5份、磷脂酰丝氨酸3份、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠3份、微晶纤维素1份、氨水20份、无水乙醇200份、去离子水40份。上述生物玻璃材料的制备方法为：
(1)将氨水、无水乙醇和20份去离子水混合均匀，加入正硅酸四乙酯在室温下搅拌30min后再加入硼酸三丁酯，继续搅拌30min；
(2)加入四水硝酸钙，超声分散20min后在转速400r/min下搅拌4h；
(3)放入干燥箱中在温度100℃下烘干，再放入箱式电炉中在600℃下处理3h；
(4)冷却后加入虎杖提取物、纳米氧化镁、磷脂酰丝氨酸、N,N'-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠、微晶纤维素和剩余去离子水，超声分散20min后在转速400r/min下搅拌6h；
(5)在室温下静置陈化3天，再放入-70℃超低温冰箱中预冻12h，再冷冻干燥30h即得。取一定质量干燥的本材料，质量记为W0，在去离子水中浸泡一段时间后取出，将其表面的水吸干后，再称其质量Wt，吸水率按式计算：
吸水率＝(Wt-W0)/W0×100％。
称量瓶中加入一定量的水并用本材料膜封住瓶口，称其质量记为M0，然后将称量瓶置于干燥器中通风干燥24h，取出称其质量记为M1，瓶口内切面积为S，则透气率按式计算：
透气率＝(M0—M1)/24S。
抗菌性的测定中材料的用量为2g/L。
表1生物玻璃材料的部分性能指标
本发明生物玻璃材料的部分性能指标见上表，我们可以看到，其拉伸强度最高可达3.5MPa，具有很好的力学性能，透气率在100g/(m2·h)左右，透气率适中，有利于伤口愈合，同时，其对大肠杆菌的抑制率可达100％，具有非常好的抑菌效果。