[发明专利]介孔硅酸镁、半水硫酸钙复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其涉及介孔硅酸镁、半水硫酸钙复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前临床应用的骨植入材料较多地为钛基骨植入材料及陶瓷骨植入材料，但该些材料都仍存在自身难以克服的缺点。金属材料结构性质与骨相差大，缺乏生物活性，无法与骨形成骨整合，且易造成骨吸收，且金属离子的溶出容易导致积液、炎症及坏死等现象；而陶瓷骨植入材料则有着不易成型加工，韧性较差等缺点。因此，新的替代产品的研发尤为重要。

半水硫酸钙在骨修复中的应用已有多年历史，因其优异的可控降解性能、快速的凝固性能、优良的生物相容性及骨传导性得到了广大研究者和外科医生的认可。半水硫酸钙骨水泥可在植入时随意塑形，固化后留下大量微孔，与其他生物材料相比，硫酸钙的吸收速度较快，因此能相对较早地允许骨细胞进入，从而促进了成骨反应。高纯度医用半水硫酸钙具有良好的生物相容性，可塑性好、易操作，离体实验和动物实验发现其植入后有一定的抗压强度，可提供缺损部位的支撑。但其生物活性一般，诱导成骨的能力不足，另外，半水硫酸钙骨水泥降解过程中的酸碱性改变和离子释放并不稳定，无法为骨愈合提供最合适的愈合环境。

Mg²⁺可促进钙的沉积，对组织的矿化有重要影响，镁元素的缺乏会导致骨质疏松。Mg²⁺对骨代谢有重要影响，镁离子在骨组织中的局部释放，可以提高破骨细胞和成骨细胞的活性。因此，将镁元素加入硫酸钙中可提高材料的理化性能和骨代谢水平，有效提高骨组织支架的生物活性。硅元素的吸收水平会直接影响到骨的发育质量，尤其在新生骨发育阶段，硅元素会在这些新骨钙化的区域聚集，并在钙的协同作用下促进早期骨组织的钙化。如果硅的量不足，会导致新生骨畸变。因此硅对新生骨矿化和发育起着调控作用。已有研究表明，CaO-SiO₂-MgO系的复合材料具有良好的生物活性，在体外实验中并没有表现出对成骨细胞有细胞毒性，在体内的研究中该材料可以通过表面生成一个钙磷层，从而与骨紧密结合。然而，CaO-SiO₂-MgO生物陶瓷复合材料脆性大，力学性能不高，与骨头的力学相容性不佳而容易造成应力遮挡引起的骨修复材料松动和骨吸收，无法与骨形成牢固键合，限制了其应用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有的骨修复材料的力学相容性不佳而造成应力遮挡引起的骨修复材料松动和骨吸收，抑或骨愈合速度过慢、缺乏生物活性，无法与骨形成牢固键合的缺陷。本发明提供一种介孔硅酸镁及其制备方法、半水硫酸钙复合材料及其制备方法和应用，使复合材料具有可注射性并增强其骨诱导性。该介孔硅酸镁的直径均匀，且介孔孔径分布集中。改性半水硫酸钙后的复合材料具有良好的生物活性和生物相容性，与骨组织有较好的力学相容性，能够刺激骨生长，加速骨愈合，减少骨植入材料后的愈合时间。且复合材料的工艺简单易行，可根据临床需求相应将复合材料作为骨水泥注射填充骨缺损。该复合材料作为骨修复水泥具有良好的生物相容性、生物活性、骨力学相容性和抗菌性，能缩短骨愈合时间。该骨修复水泥植入后不会引起炎症反应，且其力学性能与人骨相匹配，能够满足临床对于骨修复的需要。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种介孔硅酸镁的制备方法，其包括下述步骤：

(1)在P123与水的混合物中，加入盐酸混合均匀，然后加入可溶性镁盐，将TEOS滴加至溶液中，搅拌至溶液出现白色浑浊后，继续搅拌，得到溶胶凝胶白色乳浊液；

(2)将所述的白色乳浊液陈化，抽滤去除上层液体，将沉淀物干燥，烧结，即得介孔硅酸镁。

步骤(1)中，所述P123为本领域公知的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(EO20PO70EO20)，购于Aldrich-sigma试剂公司。

步骤(1)中，所述的水为本领域常规使用的水，一般为去离子水。

步骤(1)中，所述的加入盐酸的温度较佳地为36～55℃，更佳地为50℃。

步骤(1)中，所述盐酸为本领域常规使用的盐酸，所述的盐酸的浓度较佳地为1～4mol/L，更佳地为2mol/L。

步骤(1)中，所述的可溶性镁盐可为本领域常规使用的各种易溶于水的可溶性镁盐，本发明优选六水硝酸镁。