一种锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法及其制得的产品与流程

本发明涉及生物材料技术领域，尤其涉及一种锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法及其制得的产品。

背景技术：

利用生物材料装载药物分子或者活性因子协同修复损伤组织是当前骨、齿组织损伤修复的研究热点。作为药物分子或者活性因子载体，要实现较好的装载能力和可控的释放效率，应具有典型的介孔结构、较大的比表面积和规则球形形貌等特征。生物活性玻璃是理想的骨、齿修复材料，但无论是传统熔融法生物活性玻璃还是溶胶-凝胶法生物活性玻璃，都存在着形貌不规则、结构不可控等问题，从而限制了其作为载体在组织修复中的应用。另外，除了传统cao-p2o5-sio2体系生物活性玻璃中的si、ca等元素，一些微量活性元素对组织修复同样有着积极的促进作用，如锶(sr)能够促进成骨细胞增殖、分化，同时通过抑制破骨细胞形成防止骨组织再吸收，从而促进新骨的长成，因此在生物活性玻璃掺杂锶元素，有望进一步提高其修复作用。采用现有技术使用的溶胶-凝胶法，虽然可以对生物活性玻璃的化学组成进行设计和掺杂，但如前所述难以有效控制生物活性玻璃颗粒的形貌和结构。因此，如何在实现元素掺杂的同时，获得规则的球形形貌、典型的介孔结构和较大的中空空腔的生物活性玻璃微球是目前急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法，将溶胶-凝胶技术与模板法相结合，通过元素掺杂体系设计和模板分子体系设计，制备出具有良好修复作用，同时又具有规则的球形形貌、典型的介孔结构和较大的中空空腔的生物活性玻璃微球，从而显著提高其作为药物载体在骨、齿组织修复中的应用。本发明的另一目的在于提供利用上述锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法制得的产品。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照去离子水∶无水乙醇∶模板剂∶碱性催化剂＝135～151ml∶92～108ml∶0.15～0.6g∶1～3ml进行混合配制成溶液；

(2)在搅拌状态下依次将正硅酸乙酯、磷酸三乙脂、四水硝酸钙、硝酸锶间隔加入到所述溶液中，搅拌均匀得到乳白色溶液；其中，按照摩尔比正硅酸乙酯∶磷酸三乙脂∶四水硝酸钙∶硝酸锶＝60～80∶4∶11～31∶5～15，按照体积比正硅酸乙酯∶溶液＝3～6∶243～250；

(3)将所述乳白色溶液在室温下陈化后，经离心、洗涤，得到湿态白色沉淀；

(4)将所述湿态白色沉淀进行干燥处理，使得溶剂蒸发而得到白色干粉末；

(5)将所述白色干粉末在600～700℃温度下进行热处理，得到锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球。

进一步地，本发明所述步骤(1)中模板剂为阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵；碱性催化剂为氨水。所述步骤(2)中间隔时间为30～40min。所述步骤(4)中湿态白色沉淀在60～100℃干燥箱中干燥1～2天。

利用上述锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法制得的产品，按照摩尔百分比其组分为sio260～80％、cao11～31％、sro5～15％、p2o54％；所述玻璃微球的平均粒径为264～806nm，中空空腔的直径为216～566nm。

本发明具有以下有益效果：

本发明结合溶胶-凝胶技术和模板法，通过元素掺杂体系设计和模板分子体系设计，制备出的锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球，一方面具有规则的球形形貌、典型的介孔结构和较大的中空空腔，从而有利于装载药物分子或活性因子，实现稳定的离子释放性能、良好的生物活性、药物装载和可控释放性能；另一方面掺入有助于骨、齿组织修复的微量元素锶元素，从而极大地提高了作为药物或活性因子载体在硬组织修复中的应用。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明实施例制得的生物活性玻璃微球的典型形貌图；

图2是本发明实施例制得的生物活性玻璃微球的微观结构图；

图3是本发明实施例制得的生物活性玻璃微球的n2吸附-脱附等温线(a)和孔径分布曲线(b)。

具体实施方式

实施例一：

本实施例一种锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法，其步骤如下：

(1)将151ml去离子水、92ml无水乙醇、0.15g十六烷基三甲基溴化铵、1ml氨水混合在一起配制成溶液；

(2)在搅拌状态下依次将3ml正硅酸乙酯、0.3ml磷酸三乙脂、1.64g四水硝酸钙、0.237g硝酸锶间隔30min加入到上述溶液中，搅拌均匀得到乳白色溶液；

(3)将上述乳白色溶液在室温下陈化1天后，经离心、洗涤，得到湿态白色沉淀；

(4)将上述湿态白色沉淀置于100℃干燥箱中干燥1天，使得溶剂蒸发而得到白色干粉末；

(5)将上述白色干粉末置于箱式电炉中，在600℃温度下进行热处理3h，得到锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球，按照摩尔百分比其组分为sio260％、cao31％、sro5％、p2o54％。

实施例二：

本实施例一种锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法，其步骤如下：

(1)143ml将去离子水、100ml无水乙醇、0.2g十六烷基三甲基溴化铵、3ml氨水混合在一起配制成溶液；

(2)在搅拌状态下依次将3ml正硅酸乙酯、0.3ml磷酸三乙脂、1.375g四水硝酸钙、0.474g硝酸锶间隔30min加入到上述溶液中，搅拌均匀得到乳白色溶液；

(3)将上述乳白色溶液在室温下陈化1天后，经离心、洗涤，得到湿态白色沉淀；

(4)将上述湿态白色沉淀置于100℃干燥箱中干燥1天，使得溶剂蒸发而得到白色干粉末；

(5)将上述白色干粉末置于箱式电炉中，在650℃温度下进行热处理3h，得到锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球，按照摩尔百分比其组分为sio260％、cao26％、sro10％、p2o54％。

实施例三：

本实施例一种锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法，其步骤如下：

(1)将135ml去离子水、108ml无水乙醇、0.6g十六烷基三甲基溴化铵、2ml氨水混合在一起配制成溶液；

(2)在搅拌状态下依次将6ml正硅酸乙酯、0.6ml磷酸三乙脂、2.75g四水硝酸钙、0.948g硝酸锶间隔30min加入到上述溶液中，搅拌均匀得到乳白色溶液；

(3)将上述乳白色溶液在室温下陈化1天后，经离心、洗涤，得到湿态白色沉淀；

(4)将上述湿态白色沉淀置于60℃干燥箱中干燥2天，使得溶剂蒸发而得到白色干粉末；

(5)将上述白色干粉末置于箱式电炉中，在700℃温度下进行热处理3h，得到锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球，按照摩尔百分比其组分为sio260％、cao26％、sro10％、p2o54％。

实施例四：

本实施例一种锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法，其步骤如下：

(1)将147ml去离子水、96ml无水乙醇、0.4g十六烷基三甲基溴化铵、3ml氨水混合在一起配制成溶液；

(2)在搅拌状态下依次将6ml正硅酸乙酯、0.6ml磷酸三乙脂、3.28g四水硝酸钙、0.474g硝酸锶间隔30min加入到上述溶液中，搅拌均匀得到乳白色溶液；

(3)将上述乳白色溶液在室温下陈化1天后，经离心、洗涤，得到湿态白色沉淀；

(4)将上述湿态白色沉淀置于100℃干燥箱中干燥1天，使得溶剂蒸发而得到白色干粉末；

(5)将上述白色干粉末置于箱式电炉中，在650℃温度下进行热处理3h，得到锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球，按照摩尔百分比其组分为sio260％、cao31％、sro5％、p2o54％。

实施例五：

本实施例一种锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法，其步骤如下：

(1)将135ml去离子水、108ml无水乙醇、0.15g十六烷基三甲基溴化铵、1ml氨水混合在一起配制成溶液；

(2)在搅拌状态下依次将3ml正硅酸乙酯、0.3ml磷酸三乙脂、1.111g四水硝酸钙、0.711g硝酸锶间隔30min加入到上述溶液中，搅拌均匀得到乳白色溶液；

(3)将上述乳白色溶液在室温下陈化1天后，经离心、洗涤，得到湿态白色沉淀；

(4)将上述湿态白色沉淀置于100℃干燥箱中干燥1天，使得溶剂蒸发而得到白色干粉末；

(5)将上述白色干粉末置于箱式电炉中，在600℃温度下进行热处理3h，得到锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球，按照摩尔百分比其组分为sio260％、cao21％、sro15％、p2o54％。

实施例六：

本实施例一种锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球的制备方法，其步骤如下：

(1)将147ml去离子水、96ml无水乙醇、0.5g十六烷基三甲基溴化铵、1.5ml氨水混合在一起配制成溶液；

(2)在搅拌状态下依次将6ml正硅酸乙酯、0.6ml磷酸三乙脂、2.222g四水硝酸钙、1.422g硝酸锶间隔30min加入到上述溶液中，搅拌均匀得到乳白色溶液；

(3)将上述乳白色溶液在室温下陈化1天后，经离心、洗涤，得到湿态白色沉淀；

(4)将上述湿态白色沉淀置于60℃干燥箱中干燥2天，使得溶剂蒸发而得到白色干粉末；

(5)将上述白色干粉末置于箱式电炉中，在700℃温度下进行热处理3h，得到锶掺杂中空介孔生物活性玻璃微球，按照摩尔百分比其组分为sio260％、cao21％、sro15％、p2o54％。

本发明实施例制得的生物活性玻璃微球，具有规则的球形形貌，平均粒径约为264nm(见图1)和较大的中空空腔，空腔直径约为216nm(见图2)。如图3a所示，微球的n2吸附-脱附等温线为ⅳ型等温线，h3型迟滞环，是典型的介孔结构的吸附特征曲线；如图3b所示，微球的孔径分布在介孔孔径范围内，平均孔径约为8.772nm。微球的以上结构特征有利于其作为药物分子或活性因子载体应用于硬组织修复。