[发明专利]磷硅酸基玻璃的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种磷硅酸基玻璃的制备方法。

背景技术

随着人类预期寿命的增长，人工种植体材料正面临着新的挑战。越来越多患者的寿命超过了人工种植体的设计使用寿命，他们不得不承受二次手术更换种植体的痛苦，为此，需要设计具有生物活性并可生物降解的材料。

20世纪70年代初，美国佛罗里达大学L.L.Hench教授发明了生物活性玻璃，并且首次将其应用于生物医学领域，从而开创了一个崭新的生物医用材料研究领域-生物活性玻璃和生物活性玻璃陶瓷。这类材料作为生物医用材料具有金属、高分子材料及生物惰性材料不可比拟的优势，能与人体骨形成直接的化学结合。

近年来已经有一些生物玻璃被成功用于骨组织的修复和治疗过程中，尤其是牙周和整形外科领域。但是这种生物玻璃存在一定的问题，例如降解速率很慢，完全降解通常需要1-2年的时间。这种生物玻璃采用的合成方法-熔融萃冷法反应温度太高，不能形成多孔材料，并且难于和有机材料实现高度复合以拓展功能，因此有必要研究新型的生物材料及其制备方法。

磷的引入通常可以提高玻璃的降解速度，但是传统方法制备出的磷硅酸基玻璃中具有生物活性的组分范围相对较窄，通常限于较低的磷含量，限制了玻璃降解速率的提高。在使用溶胶凝胶法制备磷硅酸基玻璃时，通常发现磷的常用前驱体(如磷酸，磷酸三乙酯等)和钙的常用前驱体(如硝酸钙)相容性较差，容易引起沉淀从而发生相分离。为了实现磷和钙前驱体的有效混合，人们有时候不得不选择毒性较大的溶剂(如乙二醇)，并且降低前驱体的浓度，这样在除溶剂的过程中会耗费大量的能源及时间，使得其实际操作性大大降低。在本发明中，我们选用新型低毒的磷前驱体植酸(肌醇六磷酸，分子式：C₆H₁₈O₂₄P₆)，可以有效地与硝酸钙共溶，所用溶剂为水、乙醇及其混合物，毒性较小，溶剂去除温度较低，可以有效克服传统方法的缺点，具有重要的应用前景。

发明内容

本发明的目的是以可食用的植酸替换传统有毒的磷前驱体，提供一种采用低温溶胶凝胶法合成出磷硅酸基玻璃的方法，并在更大组分范围实现其生物活性，从而能够更好的控制所述玻璃的降解速率。

本发明的制备方法实质上是一种溶胶凝胶法，可在低温、低毒及低成本下制备磷硅酸基玻璃，本发明的方法可以在更大组分范围内成功地制备出磷硅酸基玻璃，制备出的所述玻璃在更大的组分范围内具有生物活性，使得生物活性磷硅酸基玻璃的降解速度可以在更大范围内调控。本发明得到的磷硅酸基玻璃的化学成分可用氧化物的形式表示为(P₂O₅)x(SiO₂)y(CaO)z，其中x，y，z为各组分的摩尔百分含量(如下所述)。本发明更重要的是其组份范围除包括传统上具有生物活性的磷硅酸基玻璃外，还可以有效地拓展具有生物活性玻璃的组分范围，能够使一些含磷量较高的玻璃也具有生物活性，从而可实现在更大范围内调控生物活性玻璃的降解速率，为其实际应用提供便利。该类玻璃制备温度低，有望载入生物活性分子(如：蛋白质，抗菌素和化疗药物等)，并且其多孔特性可以用于药物负载及控释；同时，所选用的作为磷的前驱体的植酸(肌醇六磷酸，分子式：C₆H₁₈O₂₄P₆)与传统磷前驱体相比具有更小的毒性，从而提高材料的生物相容性。