[发明专利]一种生物活性HA‑SiO2复合气凝胶材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔纳米材料的制备领域，具体涉及利用高生物相容能力羟基磷灰石(HA)材料对SiO₂气凝胶材料进行生物学改性，获得一种生物活性HA-SiO₂复合气凝胶材料的制备方法。

背景技术

SiO₂气凝胶是一种具有三维纳米多孔网络结构的固体材料，具有高比表面积和孔隙率因此具有优越的吸附性能，可作为药物吸附载体；同时密度低、稳定性好且无生理毒性，可作为骨组织修复和骨骼填充材料。但是SiO₂气凝胶生物活性较差，致使活性物质固定能力低，直接限制了其在生物医学上的应用。HA是理想的生物材料，是人体骨骼组织的主要无机组成成分，具备高生物相容性和降解能力，耐高温，力学强度大，最高可承受上千兆帕的抗压强度，已经被广泛用于骨骼填充、牙齿修复等医学领域，众多研究已经通过复合HA提高相关材料的生物活性，拓宽其应用领域，目前HA依然是惰性材料生物学改性的首选之一。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有多孔生物活性的HA-SiO₂复合气凝胶材料的制备方法。制备过程利用多孔SiO₂的孔洞结构作为HA的吸附空间，HA直接在SiO₂凝胶的孔结构中生成，抑制HA团聚结块现象发生，分散的更加均匀。该制备方法用料简单、复合均一、绿色环保、成本低廉、工艺简捷，提高了传统SiO₂气凝胶的生物活性，并且比常规药物载体材料孔隙率更高，载药能力更强，并且还具备质轻的优势。

本发明具体技术方案为：一种生物活性HA-SiO₂复合气凝胶材料的制备方法，其具体步骤如下：

(1)有机溶液分散HA

按照羟基磷灰石HA与前驱体的质量比为1:(200-400)准确称取HA粉体材料，研磨后与有机溶剂混合，利用超声波分散和磁力搅拌，使HA在有机溶剂中分散均一；

(2)SiO₂溶胶复合HA

向步骤(1)中加入前驱体，磁力搅拌，调节溶液pH为6-7(pH值过低会导致HA溶解)，升高温度至50-55℃，控制反应50min-1h；降温至35-40℃加入氨水水解缩合，静置后形成HA-SiO₂复合湿凝胶；

(3)乙醇超临界干燥

使用无水乙醇老化HA-SiO₂复合凝胶，放置于超临界反应釜中，干燥温度为250℃-290℃，压力为8-12MPa，保温保压2-4个小时，冷却后得到具有生物活性的HA/SiO₂复合气凝胶材料。

优选步骤(1)中的HA的形貌选择有针状或颗粒状，尺寸为20-100nm。

优选步骤(1)中的有机溶剂为甲醇、乙醇或乙二醇的一种或几种。

优选步骤(1)中的前驱体为正硅酸四乙酯或硅溶胶中的一种。

优选步骤(1)中超声波分散的频率为200-500kHZ，超声波分散20-30min；磁力搅拌的转速为500-800转/分，磁力搅拌的时间为30-40min。

优选步骤(2)中用酸试剂或碱试剂调节pH值，其中酸试剂为磷酸和盐酸中任一种，浓度在1mol/L～5mol/L之间，碱试剂为氨水。

优选步骤(2)中磁力搅拌的转速为500-800转/分，磁力搅拌时间为20-30min。

优选步骤(3)中老化的次数为5-8次。

本发明所制备出的生物活性HA-SiO₂复合气凝胶材料密度在0.170-0.185g/cm³之间，孔隙率达到80％-91％。

有益效果：

(1)本发明通过吸附复合高生物活性的HA有效地对SiO₂气凝胶材料的生物学性能进行改进，相对于传统的SiO₂气凝胶材料生物相容性能得到很大提升，拓宽了SiO₂气凝胶在生物医学方面的应用领域。

(2)HA在HA/SiO₂复合气凝胶中分散性能良好，不结块，不团聚，并且依然保持原SiO₂气凝胶中的孔结构，孔隙率达80％以上。

(3)相对于其他的HA/SiO₂复合材料，HA/SiO₂复合气凝胶的制备工艺简单易行、绿色环保。

附图说明