[发明专利]一种制备微米级生物活性玻璃的方法及其于骨科、牙科中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物活性玻璃及其制备方法。所述的生物活性玻璃可用于填充骨缺损以及牙齿缺损和修复。

背景技术

生物活性玻璃(MMBG)是目前骨组织修复材料研究的热点之一，它具有良好的生物活性和生物相容性。其主要成分包括CaO-P₂O₅-SiO₂-MO(M＝Na、Mg，等)，植入人体后，通过体液的循环，生物活性玻璃能与软组织以及骨之间发生离子交换，使材料界面与人体骨组织之间形成化学键合，这种离子交换起到了矿化作用，最终形成与正常骨组织的矿物质形态一样的轻基磷灰石(HA)层，从而能够诱导更迅速的骨修复与再生。

生物活性玻璃的表面会生成活性层以起到粘结医疗器件以及人体组织的作用。与其他的生物活性材料不同的是，生物活性玻璃的化学反应速率可以很容易地通过控制其组成而加以控制。因此，生物活性玻璃有很好的临床应用前景，并已经用于替代外伤后损坏的面部组织，替代中耳内的小骨(听小骨)，以及手术中用于填补骨缺陷。

传统的生物活性玻璃由SiO₂、Na₂O、CaO和P₂O₅组成，其不能被重复加热处理，因为重复的加热处理会导致结晶从而破坏其生物活性。由此给该类生物活性玻璃器件的加工带来了很大问题，它们只能在玻璃的生产过程中通过模具成型或者通过将已成型的玻璃磨碎得到最终的形状。由于只有非结晶的生物玻璃才具有很好的生物活性，且生物活性玻璃本身就很容易发生相分离，因此通过现有技术很难得到一种在重复加热处理过程中不结晶的生物玻璃，除非加入镁、硼的氧化物等添加物以维持其生物活性。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种生物活性玻璃，所述的生物活性玻璃可反复热处理而不结晶且能塑造成不同形状，适合用于整形外科手术，如骨移植手术和填充骨缺损以及牙齿的修复和填充。

本发明的第二个目的是提供上述生物活性玻璃的溶胶凝胶制备方法。

本发明提供了一种生物活性玻璃，其特征在于，按质量份计，包括正硅酸乙酯18.75～24.17wt％，五氧化二磷1.7～4.25wt％，四水硝酸钙12.75～23.14wt％组成。

本发明还提供了一种生物活性玻璃的溶胶凝胶制备方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：7ml的浓硝酸加入53g的无水乙醇并混合均匀得溶液I；

第二步：将正硅酸乙酯18.75～24.17重量份加入到溶液I，预水解30min(室温，1000rpm)，得溶液II；

第三步：加五氧化二磷1.7～4.25重量份于溶液II，1000rmp搅拌30min，得溶液III；

第四步：加四水硝酸钙12.75～23.14重量份于溶液III，1000rmp搅拌1h，充分溶解形成清澈的凝胶。

第五步：将清澈的凝胶置于密闭容器并置于60℃的烘箱中陈化72h，形成凝胶；

第六步：将凝胶置于130℃的烘箱中干燥72h，球磨筛分，制得干凝胶粉；

第七步：将干凝胶粉置于700℃下煅烧2h得生物活性玻璃粉体。

本发明的优点包括：

1)本发明所得的生物活性玻璃可反复热处理而不结晶且能够塑造成不同形状，适合用于整形外科手术，如植骨术以及填充骨缺损；

2)本发明所得的生物活性玻璃适于制造不同尺寸的颗粒。

3)本发明所采用的设备简单，原料价格低廉，能够大批量生产。

附图说明

图1为实施实例1、2、3、4所得的产品在实验例1条件下所测得的pH值的变化曲线。

图2为实施实例1中1-7步骤所得的生物活性玻璃粉末加入模拟体液，在37±1℃的环境中进行浸泡1天后，进行电镜扫描所得的结果。

图3为实施实例2所得的产品加入模拟体液，在37±1℃的环境中进行浸泡1天后，进行X射线能谱分析所得的结果。

具体实施实例

下面结合实施实例来具体说明本发明，但不能将其解释为限制本发明的保护范围。

实施实例一

1)将7ml的浓硝酸加入53g的无水乙醇并混合均匀得溶液I；

2)将24.17g正硅酸乙酯加入到溶液I，预水解30min(室温，1000rpm)，得溶液II；

3)加1.7g五氧化二磷于溶液II，1000rmp搅拌30min，得溶液III；

4)加17g四水硝酸钙于溶液III，1000rmp搅拌1h，充分溶解形成清澈的凝胶。