CN101314039A - 一种生物活性玻璃介孔微球及其制备方法 - Google Patents

一种生物活性玻璃介孔微球及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物活性玻璃介孔微球及其制备方法，生物活性玻璃介孔微球各化学组分为：CaO 36％～16％、P2O5 4％和SiO2 60％～80％；平均粒径为2μm～5μm，颗粒形貌为球形，颗粒比表面积为30.6m2/g～89.7m2/g，介孔孔径为1.9～4.1nm。本方法采用有机模板法：将催化剂加入去离子水中，再加入正硅酸乙脂、磷酸三乙脂和四水硝酸钙，进行水解反应后，加入有机模板剂聚乙二醇充分搅拌得到溶胶，再经陈化形成湿凝胶；用无水乙醇浸泡洗涤湿凝胶；将得到的湿凝干燥得到干凝胶，置于坩埚内进行热处理获得最终产品。本发明的生物活性玻璃介孔微球具有更高生物活性、降解性以及良好生物相容性。

Description

一种生物活性玻璃介孔微球及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医用微球材料，具体涉及生物活性玻璃介孔微球及其制备方法。
背景技术
药物载体是随生物材料科学、临床医学及药物学的发展而逐渐兴起的一种生物材料制品。药物通过载体进入人体，载体对药物的吸附、包裹和键合使药物释放部位、速度和方式等具有选择性和可控性，实现药物的缓释和靶向传输，从而更好的发挥药物治疗效果。目前研究较多的是药物载体用微球多数都是有机高分子类材料，如聚乳酸微球、聚己内酯微球、壳聚糖微球、白蛋白微球等，这类材料具有以下缺陷：聚乳酸等的降解产物呈酸性，容易造成细胞毒性；降解速率不容易控制，易造成药物的突释。生物活性玻璃具有生物活性高、矿化速度快的特征以及良好的组织、细胞相容性和可降解性，同时其比表面积大、材料结构中均匀分布纳米级微孔和团粒。是一类具有良好应用前景的药物载体材料。
美国的Hench在70年代初首先报道某些组成的玻璃具有生物活性，即能与人体组织形成成键联结的特点。生物玻璃的研究现已成为材料学、生物化学以及分子生物学的交叉学科。做为组织工程支架的原材料和骨缺损填充材料及纳米药载都有广阔的应用前景。生物活性玻璃的制备技术国内外近年已有一些专利和文献报道：一种合成高纯超细生物玻璃粉的方法，专利号：CN200410080802.4，制得粉体平均粒径为150-300nm，不发生硬团聚；纳米介孔以及介孔-大孔复合生物玻璃及其制备方法，专利号：CN200310122616.8；一种制备溶胶凝胶生物玻璃块体材料的方法，CN03128993.2。以上合成方法制备的生物玻璃具有很好的生物活性和生物相容性，但是粉体的粒度难以控制，颗粒分布范围较宽，而且易形成团聚，本研究成功的解决了这一问题，制备出了粒度分布范围窄，具有纳米介孔的生物活性玻璃微球。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种生物活性玻璃介孔微球及其制备方法，本发明采用有机模板和溶胶凝胶法结合，可制备出具有更高生物活性、降解性以及良好生物相容性的新型生物活性玻璃微球材料。本发明通过如下技术方案实现：
一种生物活性玻璃介孔微球，其各化学组分的摩尔百分比分别为：CaO36％～16％、P2O54％和SiO260％～80％；该生物活性玻璃介孔微球的平均粒径为2μm～5μm，颗粒形貌为球形，颗粒比表面积为30.6m2/g～89.7m2/g，介孔孔径为1.9～4.1nm。
上述生物活性玻璃介孔微球的制备方法，包括如下工艺步骤：
(1)首先，将酸性催化剂加入去离子水中，搅拌混合均匀，调节pH值为1～3；或者将碱性催化剂加入去离子水中，搅拌混合均匀，调节pH值为10～13；然后，依次加入正硅酸乙脂、磷酸三乙脂和四水硝酸钙，进行水解反应后，加入有机模板剂聚乙二醇，充分搅拌均匀得到透明均一稳定的溶胶；所述正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙的摩尔比为60～80∶4∶16～36，去离子水与正硅酸乙酯的摩尔比为8～12∶1，聚乙二醇与正硅酸乙酯的摩尔比为0.002～0.008∶1；
(2)将步骤(1)得到的溶胶静止陈化4～7天，形成湿凝胶；
(3)用无水乙醇浸泡洗涤湿凝胶5～8次，浸泡时间10～20分钟，无水乙醇与湿凝胶的体积比为5～10∶1；
(4)将步骤(3)得到的湿凝胶置于60～80℃烘箱干燥2～3天，然后置于100～120℃烘箱继续干燥2～3天，得到干凝胶；
(5)将步骤(4)得到的干凝胶置于素瓷坩埚内，在温度程序控制箱式电阻炉内进行600～700℃热处理获得生物活性玻璃介孔微球。
上述制备方法中，步骤(1)中所述酸性催化剂为盐酸、硝酸或氢氟酸。
上述制备方法中，步骤(1)中所述碱性催化剂为氨水。
上述制备方法中，步骤(1)中所述聚乙二醇分子量为8000～12000。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明采用有机模板法制备生物活性玻璃介孔微球，合成的颗粒为规则的球形颗粒，粒度小而均匀，微球内部具有介孔结构；
2、制备的得到的生物活性玻璃介孔微球具有生物相容性、可降解性；
3、制备得到的生物活性玻璃介孔微球分散性好，具有较大的比表面积。
附图说明
图1a是实施例1制备的生物活性玻璃介孔微球的扫描电镜照片，照片放大倍数为1600；
图1b是实施例1制备的生物活性玻璃介孔微球的扫描电镜照片，照片放大倍数为20000。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。
实施例1
将2N盐酸加入去离子水中，搅拌混合均匀，调节pH值为1，依次加入正硅酸乙脂(TEOS)、磷酸三乙脂(TEP)和四水硝酸钙，进行水解反应，最后加入有机模板剂聚乙二醇，充分搅拌均匀后得到透明均一稳定的溶胶。其中，正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙的摩尔比为60∶4∶36，去离子水与正硅酸乙酯的摩尔比为10∶1，聚乙二醇与正硅酸乙酯的摩尔比为0.002；
(2)将步骤(1)得到的溶胶静止陈化4天，形成湿凝胶；
(3)用无水乙醇浸泡洗涤凝胶6次，浸泡时间10分钟，无水乙醇与湿凝胶的体积比为10∶1；
(4)将步骤(3)得到的湿凝胶置于60℃烘箱干燥3天，然后置于120℃烘箱继续干燥3天，得到干凝胶；
(5)将步骤(4)得到的干凝胶置于素瓷坩埚内，在温度程序控制箱式电阻炉内进行700℃热处理获得生物活性玻璃介孔微球。
所制得介孔微球平均粒径为5μm，颗粒形貌为球形，颗粒比表面积为30.6m2/g，平均孔径为1.9nm。
实施例2
将2N硝酸加入去离子水中，搅拌混合均匀，调节pH值为3，依次加入正硅酸乙脂(TEOS)、磷酸三乙脂(TEP)和四水硝酸钙，进行水解反应，最后加入有机模板剂聚乙二醇，充分搅拌均匀后得到透明均一稳定的溶胶。其中，正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙的摩尔比为80∶4∶16，去离子水与正硅酸乙酯的摩尔比为8∶1，聚乙二醇与正硅酸乙酯的摩尔比为0.004；
(2)将步骤(1)得到的溶胶静止陈化4天，形成湿凝胶；
(3)用无水乙醇浸泡洗涤凝胶6次，浸泡时间10分钟，无水乙醇与湿凝胶的体积比为10∶1；
(4)将步骤(3)得到的湿凝胶置于60℃烘箱干燥3天，然后置于120℃烘箱继续干燥3天，得到干凝胶；
(5)将步骤(4)得到的干凝胶置于素瓷坩埚内，在温度程序控制箱式电阻炉内进行700℃热处理获得生物活性玻璃介孔微球。
所制得介孔微球平均粒径为3μm，颗粒形貌为球形，颗粒比表面积为89.7m2/g，平均孔径为2.7nm。
实施例3
将10％氨水加入去离子水中，搅拌混合均匀，调节pH值为13，依次加入正硅酸乙脂(TEOS)、磷酸三乙脂(TEP)和四水硝酸钙，进行水解反应，最后加入有机模板剂聚乙二醇，充分搅拌均匀后得到透明均一稳定的溶胶。其中，正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙的摩尔比为60∶4∶36，去离子水与正硅酸乙酯的摩尔比为12∶1，聚乙二醇与正硅酸乙酯的摩尔比为0.007；
(2)将步骤(1)得到的溶胶静止陈化6天，形成湿凝胶；
(3)用无水乙醇浸泡洗涤凝胶6次，浸泡时间20分钟，无水乙醇与湿凝胶的体积比为8∶1；
(4)将步骤(3)得到的湿凝胶置于80℃烘箱干燥3天，然后置于100℃烘箱继续干燥3天，得到干凝胶；
(5)将步骤(4)得到的干凝胶置于素瓷坩埚内，在温度程序控制箱式电阻炉内进行700℃热处理获得生物活性玻璃介孔微球。
所制得介孔微球平均粒径为2μm，颗粒形貌为球形，颗粒比表面积为87.2m2/g，平均孔径为4.1nm。

Claims (5)

1、一种生物活性玻璃介孔微球，其特征是各化学组分的摩尔百分比分别为：CaO36％～16％、P2O5 4％和SiO260％～80％；该生物活性玻璃介孔微球的平均粒径为2μm～5μm，颗粒形貌为球形，颗粒比表面积为30.6m2/g～89.7m2/g，介孔孔径为1.9～4.1nm。
2、权利要求1所述生物活性玻璃介孔微球的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：
(1)首先，将酸性催化剂加入去离子水中，搅拌混合均匀，调节pH值为1～3；或者将碱性催化剂加入去离子水中，搅拌混合均匀，调节pH值为10～13；然后，依次加入正硅酸乙脂、磷酸三乙脂和四水硝酸钙，进行水解反应后，加入有机模板剂聚乙二醇，充分搅拌均匀得到透明均一稳定的溶胶；所述正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙的摩尔比为60～80∶4∶16～36，去离子水与正硅酸乙酯的摩尔比为8～12∶1，聚乙二醇与正硅酸乙酯的摩尔比为0.002～0.008∶1；
(2)将步骤(1)得到的溶胶静止陈化4～7天，形成湿凝胶；
(3)用无水乙醇浸泡洗涤湿凝胶5～8次，浸泡时间10～20分钟，无水乙醇与湿凝胶的体积比为5～10∶1；
(4)将步骤(3)得到的湿凝胶置于60～80℃烘箱干燥2～3天，然后置于100～120℃烘箱继续干燥2～3天，得到干凝胶；
(5)将步骤(4)得到的干凝胶置于素瓷坩埚内，在温度程序控制箱式电阻炉内进行600～700℃热处理获得生物活性玻璃介孔微球。
3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述酸性催化剂为盐酸、硝酸或氢氟酸。
4、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述碱性催化剂为氨水。
5、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述聚乙二醇分子量为8000～12000。
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