CN104724922B - 一种生物玻璃颗粒材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物玻璃颗粒材料及其制备工艺，生物玻璃颗粒材料中各组分以氧化物形式表示的重量百分数含量为CaO 20~35%;SiO₂ 20~38%;P₂O₅ 0.4~1.8%;B₂O₃ 12~18%;CuO 0.1~0.8%;ZnO 0~0.7%;K₂O 8.5~18.0%;Na₂O 0.2~4.0%，制备方法为先配制凝胶然后干燥煅烧制得生物玻璃颗粒材料，可以诱导牙本质小管再矿化并全封闭，在口腔内唾液作用下颗粒表面层较快降解并释放多种人体生理必需的无机金属和酸根离子，无机离子组合物能快速抑制口腔有害菌的活性并缓解牙髓敏感神经对外部刺激的敏感症状，具有极大的推广和实用价值。

Description

一种生物玻璃颗粒材料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种用于缓解人体牙齿敏感并封闭牙本质小管的生物活性无机超细颗粒材料，属于生物材料技术领域。

背景技术

1969年美国佛罗里达大学Larry L.Hench教授等人首先发现了一种由CaO、SiO₂、P₂O₅和Na₂O组分的化合物烧制而成的玻璃粉末在体液或者模拟体液内诱导类骨磷灰石沉积，能与活体骨组织形成骨性化学键合，并发展成为临床应用的骨修复材料(商品名：45S5)。这一材料的发现和应用，使得人们对生物活性的内涵和生物活性材料的设计有了全新的认识。迄今为止，人们已经发现不少以钙-硅(CaO-SiO₂)为基础的非晶玻璃、玻璃陶瓷材料能与骨组织发生直接结合，植入体与组织界面区域不会形成非黏连性纤维层隔膜。比较以往的金属、合金材料以及磷酸钙类材料，生物玻璃在骨损伤修复效果上有了很大改善和提高(美国专利US6338751)。

在现有技术中，上述45S5生物玻璃(组成标准配方为SiO₂：45wt％,CaO：24.5wt％,Na₂O：24.5％,P₂O₅：6.0wt％)材料以烧结微颗粒体、生理液调和形成的糊状物或者与生物相容性有机分子复合的系列材料被广泛研究，并部分得到临床应用。譬如，临床上多以颗粒粉末(US4815046)、糊状物等用于牙周病治疗(倍骼生，Perioglas^TM)、非应力集中骨损伤再生修复(固骼生，Novabone^TM)、增白牙齿及降低口腔微生物生存活力(US6190643)、消除皮肤病炎症和微生物感染(中国专利99802296.9和99813123.7)，并在人工关节表面涂层改性应用(美国专利US6299930和5977204)、加速烧伤和创伤愈合(肌肤生，Dermglas^TM；中国专利03109623.9和97191524.5)和治疗溃疡及糜烂性伤口敷料中具有良好疗效(中国专利200410018370.4)。

近年来，人们依据45S5生物玻璃良好的促进仿生再矿化特性，开展人体口腔脱敏方面的研究和应用，以高温煅烧制备的CaO-SiO₂-P₂O₅-Na₂O四元氧化物45S5生物玻璃为主要成分，开发了多种脱敏牙膏品牌或脱敏剂，譬如中美史克舒适达品牌旗下诺华敏牙膏(NovaMin^TM；中国专利97193085.6)和北京大清的奥敏清牙齿脱敏剂等等众多品牌都是利用45S5生物玻璃颗粒作为主要脱敏成分，开展口腔领域的应用。其次，湖北顶盛生物与武汉大学联合研发的——锶强化生物玻璃和顶盛健齿膏品牌(中国专利CN101407373A)，该生物活性玻璃是在上述45S5生物活性玻璃组成的基础上增加了其它无机氧化物组分形成的，按重量百分比计，各组分含量为SiO₂：40～70％，CaO：10～36％，P₂O₅，2～8％，SrO：0.5～10％，Na₂O：10～35％，CaF：20～25％，B₂O₃：0～10％，K₂O：0～8％，MgO：0～5％。由于该生物活性玻璃中含有SrO、MgO等氧化物会抑制这种锶强化生物活性玻璃的早期表面活性，所谓的抗牙本质过敏效应较为缓慢；同时抗牙菌斑是借助其CaF₂组分溶解析出的F^-离子，需要长期使用才能达到一定效果。此外，长春理工大学也据此申报了锶强化生物活性玻璃陶瓷专利(专利号CN20101053273.0)，玻璃相与微晶相羟基磷酸锶钙(Car₈Sr(PO₄)₆(OH)₂)的复合物，其组成成分重量百分比SiO₂：30～50％,CaO：8～45％,Na₂O：24.5％,P₂O₅：5～25％，ZnO：1～10％,AgO:0.05～1％。微晶玻璃陶瓷的早期生物活性更为低下，因而抗牙敏效率和效果也难以保障。

其次，一些现有技术方案中，还存在一些含Al₂O₃成分的玻璃态材料用于抗菌用途，如中国专利(公开号CN1373998A)公开的一种Al₂O₃-P₂O₅磷酸盐玻璃小球，作为家具用品和塑料制品的添加剂，或者用于抗菌、水处理剂、缓释性肥料等，以Al₂O₃作为稳定剂，以利于所含Ag⁺、Sn⁴⁺、Cu²⁺等的缓释，但是这个体系中具有严重健康风险的组分，因而不适宜于口腔保健。德国肖特股份公司先后申报的中国专利抗菌性硼硅酸盐玻璃(公开号CN1753840A)和不溶于水并具有抗微生物表面的生物玻璃(公开号CN1856453A、CN1937989A)，前者运用高温熔融-干式研磨粉碎工艺制备出快速离析相-慢速离析相相结合的玻璃，并通过锌或银来实现杀灭或抑制细菌、真菌、病毒等，这类采用熔融和研磨粉化的玻璃颗粒存在尖锐棱角，形态极为不规则，如若用于口腔护理，颗粒物与牙面接触摩擦时，极易划伤牙釉质和牙本质；后者则是对熔融制备的不溶于水的玻璃颗粒表面通过盐浴离子交换法、焙烧等后续处理富集抑菌性强的金属氧化物到玻璃颗粒表面来实现抗菌目的，这类生物玻璃颗粒基体极为稳定，在口腔唾液水性环境难以释出基体的钙、磷离子等，同时也因高度惰性，不仅无法实现较快地再矿化，对快速脱敏、抗牙龈出血等缺乏基本功效；这类玻璃通常用于与树脂、聚合物等复合形成粘结物，进行牙体缺损的补牙，以期改善补牙材料的抗菌性能(公开号CN1937989A)。此外，肖特股份公司还公开了一种运用物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积(CVD)或火焰热解方法制造的小于1微米尺度的的玻璃粉体(公开号CN101094818A)，这类制备方法所得的玻璃可以控制颗粒度在纳米级水平，赋予抗炎和抗菌等常规性能，但是无法实现对纳米级颗粒表面的超微结构进行精细调控，实现其表面层在水溶性环境的特异性刺激-响应行为。

牙齿敏感，或者牙敏，是指暴露的牙本质因遇到酸、甜、冷、热食物、饮品等刺激产生的短暂而尖锐的疼痛。牙齿敏感并不能被诊断为其他牙体缺损和疾病，它所产生的疼痛对某些人可能仅造成少量的不便，但对于其他患者却可能会产生慢性的不适以及情感压力，例如逐渐改变饮食习惯，拒绝冷，热，酸，甜等刺激性食物，或者是在品尝美食时因为尖锐的疼痛而令愉悦的心情变得沮丧。当然，牙齿敏感者往往伴发一些慢性牙齿或口腔病变。

本质上，牙敏缓解甚至彻底消除是由牙髓感觉神经受到外界刺激的强度和频率密切相关。快速缓解牙髓神经经受外界刺激并且长期性完全避免牙髓敏感神经与外界刺激因素的直接接触是解决这类临床的最佳途径和理想效果。据此可见，生物活性玻璃的颗粒度、颗粒形态以及早期降解溶出离子组合物特性是决定脱敏效率以及长期效果的关键因素，但是长期被广泛忽略。细致分析可见，高温熔融制备的45S5生物玻璃、锶强化生物活性玻璃陶瓷等粉末的颗粒度是通过高能球磨的强度和时间控制的，但是球磨加工的粉体颗粒尺度分布范围宽，往往存在显著大于牙本质小管直径(一般小于3微米)的颗粒，这种粗颗粒随载体处理牙齿表面过程中，难以进入暴露的牙本质小管通道内，漱口过程造成牙本质表面和唾液内颗粒残留率极为有限，影响其临床脱敏效率。其次，经球磨制备的高温熔融生物玻璃或玻璃陶瓷超细颗粒形态极不规则，尤其是产生的大量具有尖锐棱角的颗粒在牙齿表面接触摩擦过程中，其尖锐细小棱角易于划伤牙本质和牙釉质，增加难以克服对健康牙体表面损伤的风险。再次，45S5生物玻璃、锶强化生物活性玻璃和玻璃陶瓷等的细小颗粒与唾液接触，释放无机离子过程，所并引起的唾液呈微弱碱性，这种间断式提高口腔唾液pH值并不能高效灭活牙菌斑有害微生物的活性，因而抑制牙菌斑、龋齿性能难以达到理想效果；此外，这些常规无机离子组合物抗牙龈出血效应也缺乏基本理论依据。

纵观近年来临床应用，尽管大量专效脱敏牙膏对脱敏产生了积极效果，但是均不能解决临床上包含多种牙齿病变复合型口腔问题，牙本质敏感患者伴生龋病、牙龈出血等问题，因而基于常规具有释放钙、磷离子的生物玻璃来缓解牙敏问题，不能根本解决伴发口腔问题。因此，开发多重治疗与防治并举的“多效合一”型生物玻璃是解决临床问题的根本途径。

根据现有技术来看，迫切需要在组成、行为上均满足以脱敏为核心的“多效合一”型生物活性玻璃，这样的生物玻璃在化学组成、颗粒度、颗粒形态、颗粒微结构特征等显示的综合生物学效应能解决多种牙体问题。据此，申请人提出了一种溶胶-凝胶技术方案，通过优化生物玻璃合成中各物质添加顺次，制备一类颗粒形态较规则、颗粒从内到外存在组成和微结构差异的生物活性玻璃。基于超细颗粒物进入到牙本质小管的更优脱敏效果，因而要求严格控制颗粒度(不高于牙本质小管直径)。同时，为了既满足颗粒表面层较快降解释放有利于促进牙本质小管孔道壁再矿化的无机离子，又需要合理控制颗粒自身因降解带来的尺度下降与颗粒表面诱导磷灰石沉积之间的平衡，因此，申请人设计的超细颗粒内部为含有无机离子的富硅组分，表面层为富钙、硅、硼等多元无机离子组分和介孔微结构，从而突破现有技术中介孔生物玻璃的组成和微结构设计思路。一方面，具有高比表面超细颗粒对凝血因子能快速吸附、聚集，实现止血或防牙龈出血；另一方面，在促进颗粒表面层较快降解释放诱导磷灰石矿化的钙、磷酸根的同时，伴发释放较高剂量钾离子能产生高效缓解牙髓感觉神经对外部刺激的敏感性；此外，颗粒降解释放的铜、锌、硼等组合物还对调节毛细血管再生和抑制牙斑菌活性产生显著效果。因此，申请人提出的生物玻璃材料设计借助某些特定人体代谢必需的无机(微量)元素在抑菌、防牙龈出血、促进再矿化、缓解牙髓感觉神经刺激、封闭牙本质小管等方面的多种功效协同，这种材料具有优良的生物安全性和生物相容性，是处理脱敏等口腔护理问题的有效技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种的生物玻璃颗粒材料，该颗粒材料具有小于牙本质小管孔径的颗粒度和规则形态，超细颗粒表面层能较为快速地在唾液中降解缓释并释放快速沉积矿化的磷灰石，可以用于快速缓解并完全消除牙敏感症状的高效诱导牙本质小管再矿化。

本发明的另一目的在于提供上述生物玻璃颗粒材料的制备工艺。

本发明通过以下技术方案实现：

一种生物玻璃颗粒材料，其特征在于，生物玻璃颗粒呈球形或椭球形，颗粒度为220～2500纳米，颗粒表面层存在介孔结构，介孔孔径为6～45纳米，生物玻璃颗粒中各组分以氧化物形式表示的重量份数为：

CaO 20～35；

SiO2 30～38；

P2O5 0.1～1.8；

B2O3 12～18；

CuO 0.1～0.8；

ZnO 0～0.7；

Na2O 0～4；

CuO和ZnO含量之和占总量的0.6％～1.5％，K2O的含量与CuO和ZnO含量之和的比为(8～30):1。

生物玻璃颗粒中各组分以氧化物形式表示的优选重量份数为：

CaO 26～35；

SiO2 30～38；

P2O5 0.12～1.8；

B2O3 12～18；

CuO 0.1～0.8；

ZnO 0～0.7；

Na2O 0～4；

CuO和ZnO含量之和为0.8％～1.2％，K2O的含量与CuO和ZnO含量之和的比为(10～25):1。

所述生物玻璃颗粒材料表面层的介孔孔径为10～25纳米。

用于诱导牙本质小关再矿化。

一种生物玻璃颗粒材料的制备工艺，其特征在于：该制备工艺包括以下步骤：

a、将硝酸、正硅酸乙酯、磷酸盐依次溶解于去离子水中，其中硅、磷的重量比以其氧化物计为P2O5:SiO2＝3:(50～285)，在室温下搅拌30-60分钟，备用；

b、将硼酸、钙盐、铜盐、锌盐、钾盐、钠盐、柠檬酸依次完全溶解于步骤a的去离子水溶液中，相邻两种盐加入时间间隔10～30分钟，其中钾以氧化物计与铜和锌以氧化物计之和的质量之比为(10～25):1，在室温下搅拌10～30分钟，备用；

c、向步骤b的溶液中加入钙盐、磷酸盐和柠檬酸，保持铜和锌以氧化物计之和为总的氧化物质量的0.8％～1.2％，并且再充分搅拌10～45分钟后，在35～60℃静置陈化24～72小时，备用；

d、将c陈化后的凝胶在120～180℃下干燥6～24小时，再在580～750℃下煅烧60～180分钟，得到权利要求1-5任一项所述的生物玻璃颗粒材料。

所述的无机钙盐为硝酸钙和乙酸钙的任一种或两种混合。

所述的磷酸盐为磷酸铵、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵的任一种及以上。

所述的铜盐为硝酸铜；所说的锌盐为硝酸锌。

所述的钾盐为硝酸钾和乙酸钾的任一种或两种混合；所述的钠盐为硝酸钠或乙酸钠的任一种或两种混合。

本发明的优点在于：

1、本发明的生物玻璃材料颗粒具有纳米级到微米级尺度，颗粒表面层具有介孔结构，在唾液环境中能快速释放钙离子、磷酸根离子、钾离子、钠离子、铜离子、锌离子、硼酸根离子和硅酸根离子，并引起颗粒与唾液接触区碱性化；这种生物玻璃超细颗粒的显著特征是：

(1)以钙硼硅酸盐为主要成分的超细颗粒表面层降解释放无机离子较为快捷，这种超细颗粒的组成从内到外具有梯度分布，即内层富硅，外层富钙钙硼硅，并且通过在合成体系中引入柠檬酸，在预先水解的硅-氧网络聚合成核的纳米胶粒表面，钙离子和其他无机离子与柠檬酸螯合聚集沉积，使得颗粒表面层具有介孔结构，可以避免常规高降解性介孔生物玻璃超细颗粒整个骨架网络在连续交换生理液中因快速完全降解，失去了在部分降解后颗粒表面富硅层上的再矿化能力。仅在颗粒表面层赋予介孔结构，非常有利于进入牙本质小管后的颗粒诱导孔道壁以及颗粒自身快速再矿化，达到快速完全封闭牙本质小管的目的。同时，超细颗粒无降解释放的钾离子经牙本质小管渗入内部，钾离子所独特的通过去极化阻碍神经信号传导效应，能快速降低牙髓感觉神经的敏感度，从而在数分钟内快速产生降敏功效。因此，生物玻璃颗粒降解释放引起的再矿化和钾离子去极化效应，对牙齿敏感产生“即效-长效”双重效应。

(2)生物玻璃超细颗粒降解释放的人体生理必需微量元素铜、锌、硼组合物对口腔牙菌斑菌如变形链球菌等的活性具有高效抑制作用，同时降解过程引起的唾液环境弱碱性化的抑菌协同效应，从而达到持续、显著抑制乃至消除龋斑；同时，借助磷灰石再矿化覆盖、消除祛斑位异色，即发挥牙齿美白效应。

(3)生物玻璃超细颗粒表面层在唾液环境快速降解溶出，表面层形成高比表面积的富硅介孔结构能有效提高其快速吸附凝血因子功效，并在抑制牙龈出血方面产生良好效果，因而该生物玻璃具有脱敏、防龋、护龈等显著特征。

2、本发明生物玻璃颗粒材料不涉及高温熔融等高热处理工艺，颗粒物非晶态及表面层介孔结构有利于改善其表面理化和生物学效应，制备工艺简单，释放的无机离子组合物具有多重生物效应特点。

3、利用本发明的生物玻璃颗粒与其它物质组合形成的组合形成的口腔护理制品，如牙膏、咀嚼型制品具有优良的生物安全性，在协同处理、防范多种口腔问题中具有广泛应用价值。

附图说明

图1是热重-差热图谱【横坐标表示温度(℃)，左纵坐标表示质量百分数(％)，右纵坐标表示为差热(℃/mg)】，其中(a)为620℃下煅烧90分钟的生物玻璃，(b)为在750℃下煅烧120分钟的生物玻璃。

图2是多生物玻璃形貌的扫描电镜照片，左边为为620℃下煅烧90分钟的生物玻璃颗粒照片，右边为在750℃下煅烧120分钟的生物玻璃颗粒照片。

图3是生物玻璃颗粒度分布曲线，(a)、(b)、(c)为620℃下煅烧90分钟的生物玻璃分别经处理牙本质后和唾液浸泡24h后的电镜照片；(d)、(e)、(f)为在750℃下煅烧120分钟的生物玻璃分别经处理牙本质后和唾液浸泡24h后的电镜照片。

图4是生物玻璃N₂吸附-脱附曲线和插图BJH【横坐标表示压强P/P_o,纵坐标表示单位质量颗粒单位面积N₂吸附体积(Vp/cm³.g^-1)；插图中横坐标表示孔尺寸(nm)，纵坐标表示孔容(dV/dD/cm³.g^-1)】，曲线(a)为620℃下煅烧90分钟的生物玻璃，曲线(b)为在750℃下煅烧120分钟的生物玻璃。

图5是生物玻璃抑制牙菌斑主要有害菌变形链球菌的光学照片。

具体实施方式

下面通过示例性的实施例对本发明进行进一步的阐述；，但这些实例并不限制本发明的范围，凡基于本发明上述内容所实现的技术的材料均属于本发明的保护范围。实施例所使用试剂纯度均不低于其分析纯试剂纯度指标。

实施例1

1)将2.0ml浓硝酸、13.192ml正硅酸乙酯依次溶解于40ml去离子水中，在室温下搅拌30分钟，备用；

2)将2.859g硼酸、0.055g硝酸钠、3.000g硝酸钾、0.120g硝酸铜、0.116g硝酸锌依次加入步骤1)的溶液中，相邻两种盐加入时间间隔10分钟，在室温下搅拌10分钟，备用；

3)向步骤2)的溶液中加入12.651g硝酸钙、0.286g磷酸铵和0.4g柠檬酸，并且再充分搅拌10分钟后，在35℃静置陈化72小时，备用；

4)将3)陈化后的凝胶在120℃下干燥24小时，再在620℃下煅烧90分钟，得到生物玻璃超细粉体材料。经测定，各氧化物含量分别为：CaO 30％,SiO₂38％,P₂O₅1.0％,B₂O₃16％,CuO 0.4％,ZnO 0.4％,K₂O 14％,Na₂O 0.2％；生物玻璃的热重-差热检测图谱如附图1a所示，与高温熔融制备的45S5生物玻璃比较可见，可见这种纳米级颗粒材料在730度才发生玻璃化转变，没有发生结晶，45S5生物玻璃则在750度开始显著结晶；生物玻璃颗粒形貌如附图2左图所示，颗粒为球形，颗粒间团聚程度较低，并且颗粒度分布在300～2400纳米之间，高温熔融制备的45S5生物玻璃球磨后呈现不规则形态的颗粒，存在尖锐棱角，颗粒度分布宽，存在大量大于牙本质小管的颗粒；此外，借助高分辨透射电镜，还可以观察到介孔结构表面层厚度是整个颗粒半径的四分之一到三分之一。

5)将步骤4)合成的生物玻璃超细颗粒0.2g和45S5生物玻璃分别加入到浓度为8％的1.8g聚乙二醇2000溶液中，按常规刷牙过程，用常规牙膏对临床遗弃残牙暴露的牙本质区域进行清洁处理，再用去离子水漂洗2次，并将部分漂洗后处理后的牙齿在37℃环境中的唾液内浸泡24小时，再晾干。唾液浸泡前、后残牙牙本质区域如附图3扫描电镜照片所示，表明本实施例合成的生物玻璃因其颗粒度细小，因而在牙本质表面及孔道内残留率较高，自制生物玻璃颗粒比45S5生物玻璃还能加速孔道内及表面矿化，牙本质小管在矿化24小时绝大部分被矿化磷灰石完全封闭，但是45S5玻璃颗粒处理后的牙本质表面矿化效率更低。

4)将步骤4)合成的生物玻璃超细颗粒和45S5生物玻璃分别用内径为6mm的不锈钢模具4MPa成型处理，制备质量为0.2g的圆片状样品，经紫外线照射灭菌后，将其置入预先接种变形链球菌的琼脂中，再继续进行细菌培养8小时，如附图5所示生物玻璃对变形链球菌抑菌环照片，抑菌环半径是片直径的1.5倍以上，抑菌效果显著优于45S5生物玻璃。

实施例2

1)将1.6ml浓硝酸、12.150ml正硅酸乙酯依次溶解于40ml去离子水中，在室温下搅拌60分钟，备用；

2)将2.680g硼酸、0.384g硝酸钠、3.868g硝酸钾、0.211g硝酸铜、0.029g硝酸锌依次加入步骤1)的溶液中，相邻两种盐加入时间间隔30分钟，在室温下搅拌30分钟，备用；

3)向步骤2)的溶液中加入11.870g硝酸钙、0.515g磷酸铵和0.32g柠檬酸，并且再充分搅拌45分钟后，在60℃静置陈化72小时，备用；

4)将3)陈化后的凝胶在180℃下干燥6小时，再在750℃下煅烧60分钟，得到生物玻璃超细粉体材料。经测定，各氧化物质量含量分别为：CaO 28％,SiO₂35％,P₂O₅1.8％,B₂O₃15％,CuO 0.7％,Zn O 0.1％,K₂O 18％,Na₂O 1.4％；生物玻璃的的N₂吸附-脱附曲线如附图4曲线b所示，与实施例1制备的生物玻璃具有类似的介孔结构。

实施例3

1)将1.8ml浓硝酸、12.150ml正硅酸乙酯依次溶解于40ml去离子水中，在室温下搅拌45分钟，备用；

2)将3.216g硼酸、1.096g硝酸钠、3.868g硝酸钾、0.181g硝酸铜、0.058g硝酸锌依次加入步骤1)的溶液中，相邻两种盐加入时间间隔15分钟，在室温下搅拌12分钟，备用；

3)向步骤2)的溶液中加入9.446g硝酸钙、0.515g磷酸铵和0.15g柠檬酸，并且再充分搅拌15分钟后，在60℃静置陈化48小时，备用；

4)将3)陈化后的凝胶在150℃下干燥,18小时，再在650℃下煅烧120分钟，得到生物玻璃超细颗粒粉体材料，生物玻璃颗粒颗粒度在250～1680纳米之间，各氧化物质量含量分别为：CaO 22.4％,SiO₂35％,P₂O₅1.8％,B₂O₃18％,CuO 0.6％,Zn O 0.2％,K₂O 18％,Na₂O4.0％。

实施例4

1)将1.2ml浓硝酸、7.776ml正硅酸乙酯依次溶解于40ml去离子水中，在室温下搅拌30分钟，备用；

2)将3.216g硼酸、1.096g硝酸钠、3.868g硝酸钾、0.181g硝酸铜、0.0.058g硝酸锌依次加入步骤1)的溶液中，相邻两种盐加入时间间隔15分钟，在室温下搅拌20分钟，备用；

3)向步骤2)的溶液中加入14.759g硝酸钙、0.515g磷酸铵和0.15g柠檬酸，并且再充分搅拌30分钟后，在60℃静置陈化60小时，备用；

4)将3)陈化后的凝胶在120℃下干燥30小时，再在680℃下煅烧60分钟，得到生物玻璃超细颗粒粉体材料，颗粒度在486～1850纳米之间，各氧化物质量含量分别为：CaO35％,SiO₂22.4％,P₂O₅1.8％,B₂O₃18％,CuO 0.6％,Zn O 0.2％,K₂O 18％,Na₂O 4.0％。

实施例5

对实施例1的浓硝酸改为2.4ml，正硅酸乙酯水解45分钟后再添加无机盐，其它条件同实施例1，制备得到的生物玻璃材料超细颗粒具有介孔结构的表面层比实施例1所得的介孔层厚度更薄，介孔结构层厚度是颗粒半径的五分之一到六分之一。

实施例6

对实施例2中步骤4)干燥后的凝胶在600℃下煅烧90分钟，其它条件同实施例2，制备得到的生物玻璃的组成和颗粒度分布范围类似，但是生物玻璃超细颗粒表面层介孔结构比实施例2所得的介孔结构更为规则。

实施例7

对实施例3中的柠檬酸质量调整为0.40g，然后再充分搅拌60分钟后，在40℃静置陈化72小时，其它条件同实施例3，制备得到的生物玻璃材料超细颗粒介孔尺度在18～24纳米之间，比实施例3所得的超细颗粒表面层介孔尺度(12～16纳米)大。

实施例8

将硝酸钾的质量提高四分之一，即添加量为改为4.835g，其它条件同实施例4，制备得到的生物玻璃材料超细颗粒中K₂O含量达到21％以上，其它氧化物组分比实施例3略低。

实施例9

对实施例1的磷酸铵换为磷酸氢铵，煅烧温度提高到700℃，其它条件同实施例1，制备得到的生物玻璃材料超细颗粒P₂O₅含量仍然保持稳定，其它颗粒特性保持不变。

实施例10

对实施例2的钠盐和钙盐分别改为乙酸钠和乙酸钙，煅烧温度下降到580℃，其它条件同实施例2，制备得到的生物玻璃材料超细颗粒介孔结构的表面层比实施例2所得的介孔层厚度更厚，介孔孔道尺度更大，颗粒的其它特性维持不变。

以上仅是针对本发明的可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明思路所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。

Claims (9)

1.一种生物玻璃颗粒材料，其特征在于，生物玻璃颗粒呈球形或椭球形，颗粒度为220～2500纳米，颗粒表面层存在介孔结构，介孔孔径为6～45纳米，生物玻璃颗粒中各组分以氧化物形式表示的重量份数为：

CuO和ZnO含量之和占总量的0.6％～1.5％，K₂O的含量与CuO和ZnO含量之和的比为(8～30):1。

2.根据权利要求1所述的生物玻璃颗粒材料，其特征在于：生物玻璃颗粒中各组分以氧化物形式表示的重量份数为：

CuO和ZnO含量之和占总量的0.8％～1.2％，K₂O的含量与CuO和ZnO含量之和的比为(10～25):1。

3.根据权利要求1所述的生物玻璃颗粒材料，其特征在于：所述生物玻璃颗粒材料表面层的介孔孔径为10～25纳米。

4.根据权利要求1所述的生物玻璃颗粒材料，其特征在于：用于诱导牙本质小管再矿化。

5.一种生物玻璃颗粒材料的制备工艺，其特征在于：该制备工艺包括以下步骤：

a、将硝酸、正硅酸乙酯、磷酸盐依次溶解于去离子水中，其中硅、磷的重量比以其氧化物计为P₂O₅:SiO₂＝3:(50～285)，在室温下搅拌30-60分钟，备用；

b、将硼酸、钙盐、铜盐、锌盐、钾盐、钠盐、柠檬酸依次完全溶解于步骤a的去离子水溶液中，相邻两种盐加入时间间隔10～30分钟，其中钾以氧化物计与铜和锌以氧化物计之和的质量之比为(10～25):1，在室温下搅拌10～30分钟，备用；

c、向步骤b的溶液中加入钙盐、磷酸盐和柠檬酸，保持铜和锌以氧化物计之和为总的氧化物质量的0.8％～1.2％，并且再充分搅拌10～45分钟后，在35～60℃静置陈化24～72小时，备用；

d、将c陈化后的凝胶在120～180℃下干燥6～24小时，再在580～750℃下煅烧60～180分钟，得到权利要求2所述的生物玻璃颗粒材料。

6.根据权利要求5所述的生物玻璃颗粒材料的制备工艺，其特征在于：所述的钙盐为硝酸钙和乙酸钙的任一种或两种混合。

7.根据权利要求5所述的生物玻璃颗粒材料的制备工艺，其特征在于：所述的磷酸盐为磷酸铵、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵的任一种及以上。

8.根据权利要求5所述的生物玻璃颗粒材料的制备工艺，其特征在于：所述的铜盐为硝酸铜；所说的锌盐为硝酸锌。

9.根据权利要求5所述的生物玻璃颗粒材料的制备工艺，其特征在于：所说的钾盐为硝酸钾和乙酸钾的任一种或两种混合；所说的钠盐为硝酸钠或乙酸钠的任一种或两种混合。