[发明专利]一种多孔氮氧化物生物玻璃的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔氮氧化物生物玻璃的制备方法，属于生物玻璃制备技术领域。本发明以TEOS为主要原料，选择哌啶类含有一个氮原子的六元杂环化合物的卤代物作为有机氮源，通过溶胶凝胶法获得玻璃网络结构。相较于通过玻璃与氮化物重熔将氮掺入玻璃网络的方法，本发明选择含氮有机物作为有机氮源，在溶液状态下制备氮氧化物玻璃，可获得更高的氮含量，提高玻璃的机械性能。另外，通过低温煅烧可将碳除去，获得丰富的多孔结构，有助于诱导生物组织的生长。本发明制备原料简单易得，工艺稳定，达到工业化的条件。

技术领域

本发明属于生物玻璃制备技术领域，具体涉及一种多孔氮氧化物生物玻璃的制备方法。

背景技术

由意外、癌症和先天性疾病引起的硬组织病变是最常见的医疗问题之一，骨科医师通常采用不同的方法来解决问题，包括使用自体移植物、同种异体移植物、异种移植物和异型体。天然移植物的自体移植物、同种异体移植物和异种移植物面临诸多的缺点，如器官捐赠短缺，免疫系统移植排斥，致病因子传播等。这些缺点促使医师们寻找第四类移植物。目前生物玻璃和玻璃陶瓷获得了大量临床应用的生物活性化合物。基于无定形硅酸盐的生物活性玻璃能够与骨结合并且可以由于其促进的溶解和生物活性而刺激新骨的生长。由于其极佳的物理化学性质和生物学特征，生物活性玻璃通常用作基质中的增强相。

然而，生物活性玻璃较低的机械强度和脆性限制了它们的实际应用，例如中耳小骨和各种上颌面部应用。相关研究证明，当氮置换硅酸盐玻璃中的氧时，玻璃化转变温度，弹性模量和硬度随氮含量线性增加。这是因为N的加入使得玻璃网络产生了的额外交联。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种多孔氮氧化物生物玻璃的制备方法。本发明选择哌啶等含有一个氮原子的六元杂环化合物的卤代物作为有机氮源，通过溶胶凝胶法在溶液状态下制备多孔氮氧化物生物玻璃，不仅能有效提高玻璃中的氮含量（高达 10at.%），而且能使氮均匀地掺入到玻璃网络，显著提高玻璃的机械性能。

为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实施的：

一种多孔氮氧化物生物玻璃的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）取TEOS，加入H₂O和HNO₃，加入无水乙醇，磁力搅拌器1 h，获得均匀溶液A，备用；

（2）在均匀溶液A中加入Ca(NO₃)₂•4H₂O，待完全溶解后继续磁力搅拌30 min，后加入硝酸钠，待完全溶解后继续磁力搅拌30min，获得均匀溶液B；

（3）在获得的均匀溶液B中加入含氮有机物，滴加氨水调节pH值为7~10，并搅拌6~12 h即获得凝胶；

（4）在60~150 ℃干燥箱中老化凝胶；

（5）将老化后的凝胶在500-600 ℃条件下煅烧2-6 h，以除去凝胶中的有机结构，即可获得白色块状玻璃，即制得所述多孔氮氧化物生物玻璃。

上述TEOS为四乙氧基硅烷的简称。

步骤（1）中，TEOS与HNO₃的摩尔比为1:5~1:10。

步骤（1）中，HNO₃与H₂O的摩尔比为0.5:1~1:1。

TEOS与含氮有机物的摩尔比为（1~10）:（0.1~1）。

所述氨水的浓度为1 M/L，HNO₃的摩尔浓度为 1 M/L。

步骤（3）中所述含氮有机物为含有一个氮原子的六元杂环化合物的卤代物；优选的，所述含氮有机物为吗啉、哌啶或吡咯环。