[发明专利]具有磷灰石纳米晶的介孔生物活性玻璃材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物材料，尤其是涉及一种具有磷灰石纳米晶的有序介孔生物活性玻璃材料及其制备方法。

背景技术

1991年，Mobil 公司的 Kesge 和 Beck 等人成功合成出孔径在 1.5-10纳米范围可调变的新型 M41S 系列氧化硅（铝）基有序介孔分子筛材料。M41S 系列介孔硅基材料的出现正式拉开了介孔材料在分子筛科学发展史上的序幕。由于这类材料具有均一、可调的孔径，较大的比表面积和孔容等优点，因此其在催化剂、吸附剂、化学传感器、生物医学以及环境保护等领域展现了广阔的应用前景。尤其是在生物医学领域，具有纳米结构的介孔硅基材料作为新一代生物材料更是在骨组织材料、药物释放方面上性能突出。特别地，通过对其介孔孔径的控制，可以有效地控制药物装载量，实现药物的缓释、控释或者定点投药。

另一方面，这类介孔硅基材料中尤以介孔生物活性玻璃因其兼备介孔特性以及生物玻璃自身良好的生物相容性、生物降解性等特点，故备受研究人员的注意。由此，一系列关于介孔生物活性玻璃的研究应运而生，如具有四氧化三铁颗粒的磁性介孔生物活性玻璃，掺杂人体微量元素的介孔生物活性玻璃, 比如铜、锌、镁、锆、锶等微量元素。

最近，西班牙María Vallet-Regí课题组以F127为结构导向剂制备具有磷灰石纳米晶的介孔生物活性玻璃 ( M. Cicuéndez, M.T. Portolés, I. Izquierdo-Barba, M. Vallet-Regí, Chem Mater, 2012 (24): 1100-1106)。研究表明磷灰石纳米晶的存在提供了比介孔生物活性玻璃本身更为优越的生物活性、生物相容性以及生物降解性。但是这种以溶剂挥发自组装法的合成方法耗时较长，一般需要12天左右，且合成的磷灰石纳米晶不可控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有磷灰石纳米晶的有序介孔生物活性玻璃材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：

1、一种具有磷灰石纳米晶的介孔生物活性玻璃材料：

所述生物活性玻璃材料表面宏观形貌为蠕虫纤维状结构，其磷灰石结构呈现为具有纳米孔的簇状晶体。

所述生物活性玻璃材料内部微观形貌为有序、可控的介观结构，其介孔孔径分布均一可调为2～20纳米，空间群结构为六方结构。

所述的磷灰石纳米晶粒径可调，其生物活性玻璃材料组成成分二氧化硅：氧化钙：五氧化二磷的摩尔比为(60～90):(6～36):(4～5)，比表面积为300～600 平方米/克、孔容为0.4～0.8 立方厘米/克。

2、一种具有磷灰石纳米晶的介孔生物活性玻璃材料的制备方法：

采用双模板法以碳球为硬模板、以结构导向剂为介孔模板自组装在溶胶-凝胶条件下制备获得，具体步骤如下：

(1)碳球的制备：

1.1)以可溶性的单糖或二糖为原料，配成100 克/升～300 克/升的水溶液；

1.2)将分散均匀的上述溶液装入密封加热容器，于140～180℃条件保温 5～36小时；

1.3)将反应后的1.2)溶液经过滤、去离子水洗涤后，80℃烘干即可获得亲水性碳球粉末；

(2) 具有磷灰石纳米晶的介孔生物活性玻璃材料的制备：

2.1)前驱溶液的制备：将结构导向剂在30～45℃条件溶于去离子水搅拌至澄清液，用硝酸调节pH值在0.4～2，按生物玻璃组成成分的摩尔比加入硅源、钙源、磷源进行水解反应6-24小时形成溶胶，所述结构导向剂：超纯水的质量比为1:(10～50)；                                                    

2.2)将上述所制备的碳球粉末按照与钙源按质量比加入上述2.1)步骤的溶胶中，继续搅拌24～48小时后形成棕色溶胶，在50～80℃下持续搅拌48～72小时，经抽滤、洗涤在80～110℃下陈化成干凝胶；

2.3)将干凝胶在马氟炉中于600～700℃温度下煅烧5～8小时，即得具有磷灰石纳米晶的介孔生物活性玻璃材料。

所述的可溶性单糖或二糖，单糖为葡萄糖、果糖或木糖；二糖为蔗糖、麦芽糖或棉子糖。

所述的步骤(1)制备的碳球直径为100 纳米～1微米，根据0.2克～12克碳球对应1克钙源的质量比例为调节生物玻璃材料中磷灰石纳米晶的表面宏观形态及其粒径大小。