CN110152058A - 一种再生医学材料及其制备方法 - Google Patents

一种再生医学材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110152058A
CN110152058A CN201910468794.7A CN201910468794A CN110152058A CN 110152058 A CN110152058 A CN 110152058A CN 201910468794 A CN201910468794 A CN 201910468794A CN 110152058 A CN110152058 A CN 110152058A
Authority
CN
China
Prior art keywords
regenerative medicine
medicine material
calcium
preparation
medical material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910468794.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110152058B (zh
Inventor
胡方
余玲华
仇越秀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Happy Regenerative Medical Science And Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Happy Regenerative Medical Science And Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Happy Regenerative Medical Science And Technology Co Ltd filed Critical Beijing Happy Regenerative Medical Science And Technology Co Ltd
Priority to CN201910468794.7A priority Critical patent/CN110152058B/zh
Publication of CN110152058A publication Critical patent/CN110152058A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110152058B publication Critical patent/CN110152058B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02—Inorganic materials
    • A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/08—Methods for forming porous structures using a negative form which is filled and then removed by pyrolysis or dissolution

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种再生医学材料及其制备方法。所述再生医学材料包含氧化硅，氧化钙和五氧化二磷，按摩尔比计，所述氧化硅：氧化钙：五氧化二磷＝(60～90)：(1～40)：(0.5～5)；所述再生医学材料具有纳米结构，所述再生医学材料的一次粒径为0.1‑60nm，所述再生医学材料的二次粒径为0.1‑100μm；所述再生医学材料的制备方法包括原料自组装步骤、固液分离步骤、有机溶剂置换步骤和高温热处理步骤。本发明的纳米再生医学材料能够诱导损伤组织自身细胞迅速再生，实现组织原位修复功能。

Description

一种再生医学材料及其制备方法
技术领域
本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种具有较大比表面积和降解周期可控的再生医学材料及其制备方法。
背景技术
本发明涉及一种具有组织修复功能的特殊硅酸盐再生医学材料，这种材料最开始是由美国弗罗里达大学的Hench教授于上世纪70年代通过熔融法获得，该材料称为45S5生物玻璃(质量分数为24.5％Na2O-24.5％CaO-45％SiO2-6％P2O5)。这种材料具有良好的生物相容性和生物活性，被广泛应用于骨、牙齿和皮肤组织修复等领域。但是，这种材料需要在极高温度(1300～1500℃)下，将混合后的原料熔融后获得，因此所得材料存在工艺能耗大，杂质多，颗粒表面致密无孔，形貌不规则，粒度不均匀，比表面积小，离子释放和降解速度不可控等一系列缺点。
近年来开发了一种常温下制备再生医学材料的新技术：溶胶-凝胶法，该技术克服了熔融法的一系列缺陷，具有低能耗、反应温和、工艺易于控制且获得的产品具有比表面积高，成分均匀，生物活性高等优点。这种方法是当前再生医学材料的主要制备技术，例如专利：纳米介孔-大孔复合生物玻璃及其制备方法(专利号：CN200310122616.8)介绍了这种方法，但这种方法制备的材料存在粉体粒度难以控制，颗粒分布范围较宽，容易团聚等缺点。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本申请提供了一种利用模板-溶剂置换法制备的纳米再生医学材料及其制备方法。该申请发明人通过对现有的再生医学材料技术进行深入研究，设计了一种以阳离子表面活性剂为模板，碱为催化剂，通过自组装方式将原料一步合成为纳米再生医学材料的前驱物，并对其进行高温热处理从而获得最终产品的新方法。这种纳米材料的形成和控制机理是溶解或分散于水中的低浓度的阳离子表面活性剂在水中形成纳米级的球状或棒状胶束，在碱性条件下，这些胶束可以作为模板，对材料进行复形。这种复形通过将硅源，磷源和钙源等原料吸附于这些胶束的表面，使这些原料在胶束的表面沉积并发生水解和聚合，实现分子水平上的自组装，形成纳米级再生医学材料的前驱物。然后对再生医学前驱物进行高温热处理，从而去除再生医学的前驱物中的阳离子表面活性剂和未反应的有机成分，最终获得纳米再生医学材料。为了消除再生医学前驱物在转化为纳米再生医学材料的过程中所存在的严重团聚，本发明采用有机溶剂置换(洗涤)技术来解决这个问题，尽最大可能地除去其中的导致团聚的水分。按本申请所述制备方法制备的再生医学材料具有纳米尺寸、粒径分布均匀、分散性好等优点，且在制备过程中不存在物料损失，生产成本低，产品的产率高。所得纳米再生医学材料粒径分布均匀，能够在溶液中均匀分布。该方法是一种制备纳米再生医学材料的普适方法。同时可以将旋转填充床反应器引入本专利的反应体系，采用超重力技术制备纳米再生医学材料。在不改变原料的组成和配比的条件下，改变反应过程中的一些进料方式和物料流动方式，可以制备出性能更加优异的纳米再生医学材料。通过超重力技术对本专利进行优化，可以迅速的改变所制备材料的性能和提高其生产量，并能够完全实现工业化生产。
一种再生医学材料，所述再生医学材料包含氧化硅，氧化钙和五氧化二磷，按摩尔比计，所述氧化硅：氧化钙：五氧化二磷＝(60～90)：(1～40)：(0.5～5)(即按照摩尔百分比计，所述Si：Ca：P＝(60～90)：(1～40)：(1～10))；所述再生医学材料具有纳米结构，所述再生医学材料的一次粒径为0.1-60nm，所述再生医学材料的二次粒径为0.1-100μm；所述再生医学材料的比表面积为500-2000m2/g，所述再生医学材料具有介孔结构。
在上述再生医学材料中，作为一种优选实施方式，所述再生医学材料的一次粒径为10-50nm，所述再生医学材料的二次粒径为1-30μm；所述再生医学材料的比表面积为1000-2000m2/g。
在上述再生医学材料中，作为一种优选实施方式，所述再生医学材料的平均孔径为5-15nm。
本发明所述的再生医学材料是由具有一次粒径的微小纳米粒子团聚后形成的球状颗粒，该球状颗粒的粒径即为上述二次粒径，在特定条件下也可形成棒状结构，单个的微小纳米粒子类似于硅凝胶，是纳米球状粒子。这种材料通过模板剂合成，通过烧结或热处理去除模板剂后形成介孔结构。
在上述再生医学材料中，作为一种优选实施方式，所述再生医学材料与去离子水共混后形成的悬混液的pH值可通过调节所述P元素的含量进行调控，所述pH值可调控的范围为7.4-11.0，其中所述再生医学材料与去离子水的质量比为1:10。所述再生医学材料的pH值随P元素含量的增加而逐渐降低。
在上述再生医学材料中，作为一种优选实施方式，所述再生医学材料的降解速度可通过改变所述P元素的含量实现调控，所述再生医学材料降解7天后的降解率为5-30％。
一种再生医学材料的制备方法，包括步骤：
原料自组装步骤：将模版剂加入水中并分散均匀之后加入碱性催化剂并混合均匀，然后依次加入硅源、磷源和钙源进行水解聚合反应，得到悬浊液，所述原料自组装步骤是在搅拌条件下完成的；
固液分离步骤：将所述悬浊液进行固液分离得到固相物质；
有机溶剂置换步骤：对所述固相物质进行有机溶剂置换(洗涤)得到后处理样品，将所述后处理样品进行干燥，得到再生医学材料前驱物；
高温热处理步骤：将所述再生医学材料前驱物进行高温热处理，得到纳米再生医学材料。
在所述再生医学材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述原料自组装步骤中，按摩尔比计，所述水：模板剂：硅源＝1000:(2～8):(5～40)(如1000:(3、4、5、6、7中的任一值):(6、7、8、9、10、15、18、20、22、25、28、30、32、35中的任一值))；若模板剂过多，则材料团聚严重并发硬；模板剂过少，则反应不充分发黑；优选地，所述碱性催化剂：水＝(1～6中的任一值)：1000(如(2、3、4、5中的任一值)：1000)；优选地，所述硅源：钙源：磷源＝(60～90)：(1～40)：(1～10)(如(70、75、80、85中的任一值)：(2、4、8、10、15、18、20、24、28、30、32、35、38中的任一值)：(2、3、4、5、6、7、8、9中的任一值))；其中若钙源、硅源和催化剂过多会导致最终产物严重团聚，产物过硬；若钙源、硅源和催化剂过少会导致不能充分反应，产物发黑。优选地，所述模板剂为阳离子表面活性剂；更优选地，所述阳离子表面活性剂为四乙基氢氧化铵、六亚甲基四胺、环己胺、吡啶、奎宁环、三乙烯二胺、双乙胺、十八烷基三甲基氯化铵、苯扎氯胺、N,N二甲基十二烷基胺和月桂酰胺丙基氧化胺中的一种或多种的组合；优选地，所述硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、硅酸、硅凝胶、硅酸钠和四氯化硅中的一种或多种的组合；优选地，所述碱性催化剂为氨水(指含氨25wt％～28wt％的水溶液)，氢氧化钠，三乙醇胺，正丙胺中的一种或多种的组合；优选地，所述磷源为磷酸三乙酯、磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸、植酸和磷脂中的一种或多种的组合；优选地，所述钙源为四水硝酸钙、氯化钙、乙酸钙、碳酸氢钙、葡萄糖酸钙、乳酸钙和氨基酸螯合钙中的一种或多种的组合；优选地，所述搅拌的速度为100-20000rpm，优选地，所述搅拌的速度为5000-20000rpm(如6000、7000、8000、9000、10000、11000、12000、13000、14000、15000、16000、17000、18000、19000rpm)，所述搅拌的时间为1～8h，所述水解聚合反应的温度为15～40℃。
在所述再生医学材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述固液分离步骤中，所述固液分离是通过如下(a)-(c)方式之一实现的：(a)在室温～80℃下静置1～5天，(b)离心分离，(c)过滤；优选地，所述离心分离的速度为5000～10000rpm，时间为20-60min。
在所述再生医学材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述有机溶剂置换步骤中，所述有机溶剂置换(洗涤)具体为：采用有机溶剂对所述固相物质进行1～3次的浸泡、洗涤、过滤，以除去其中的水分，避免在干燥和热处理过程中引起颗粒间的团聚；优选地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、正丁醇、叔丁醇、丙酮中的一种或多种的组合；优选地，所述浸泡、洗涤、过滤的次数均为1～2次；优选地，所述干燥的温度为30～200℃，时间为1～7天，以蒸发掉其中的水分和有机成分；优选地，所述干燥的温度为60～120℃。
在所述再生医学材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述高温热处理步骤中，所述高温热处理的温度为300～1000℃(如320℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃)，时间为1～20h(如2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h)优选地，所述高温热处理的温度为500～800℃。
在所述再生医学材料的制备方法中，作为一种优选实施方式，所述原料自组装步骤是在超重力旋转填充床反应器内完成。
本发明的有机溶剂置换通过有机溶剂(醇或酮)对体系中水进行置换，可以降低体系的毛细管张力，降低体系中的氢键作用。减少体系中的非桥架羟基，进而减少化学键作用，从而减少了纳米粒子间的硬团聚。
与现有技术比，本发明具有如下积极效果：
(1)本发明除原料和模板剂外不加入其他有机溶剂，反应条件更加温和，操作方便，且原料简单易得。
(2)本发明采用有机阳离子模板剂自组装技术制备纳米再生医学材料，可以通过改变模板剂的种类，获得不同规格的纳米再生医学材料，且所得产物分散性高。
(3)本发明采用有有机溶剂对再生医学材料进行置换处理，可最大可能地除去其中的水分，避免了材料在干燥和热处理过程中引起颗粒间的团聚；所得再生医学纳米材料是由基本纳米粒子构成，具有良好的单分散性且粒径分布均匀，颗粒尺寸范围为0.1nm～60nm，可以在溶液中完全分散。
(4)所获得的纳米再生医学材料具有巨大的比表面积，及强大的生物活性，能够在2h以内形成碳酸羟基磷灰石；
(5)所获得的纳米再生医学材料具有可控降解的性能，能够实现材料降解与细胞增殖同步，7天材料降解率可达到30％左右。
(6)所获得的纳米再生医学材料能够诱导损伤组织自身细胞迅速再生，实现组织原位修复功能。
附图说明
图1为实施例1纳米再生医学材料的扫描电镜照片；
图2为实施例3纳米再生医学材料的扫描电镜照片；
图3为实施例5纳米再生医学材料的扫描电镜照片；
图4为实施例1纳米再生医学材料的粒度分布曲线；
图5为实施例1纳米再生医学材料矿化2h前后的XRD衍射图；
图6为实施例1纳米再生医学材料促进牙釉质再生的效果图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施方式，对本发明作进一步详细的说明。以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
一种利用模板-溶剂置换法制备的纳米再生医学材料，其制备方法如下：
(1)将模板剂十八烷基三甲基氯化铵加入到去离子水中，充分搅拌使其完全溶解，形成均匀的混合溶液，然后向其中加入氨水(指含氨28wt％的水溶液)，充分搅拌使其均匀混合，然后再加入正硅酸乙酯搅拌均匀、再加入磷酸三乙酯搅拌均匀，最后加入四水硝酸钙搅拌均匀，在水浴温度为15℃，搅拌转速为1000rpm，反应时间为8h的条件下，边搅拌边进行反应，使其充分水解聚合后获得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液。其中，正硅酸乙酯、四水硝酸钙、磷酸三乙酯的摩尔比为60：30：10，水与正硅酸乙酯的摩尔比为25：1，氨水与水的摩尔比为6:1000，十八烷基三甲基氯化铵与正硅酸乙酯的摩尔比为1：5。
(2)将步骤(1)所得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液密封后放在40℃烘箱中静置2天，使纳米再生医学材料前驱物发生沉淀并同水相分离；
(3)对步骤(2)所得固相物质(沉淀物)进行有机溶剂置换(洗涤)，具体操作方法是用乙醇对固相物质依次进行浸泡、洗涤、过滤，然后再重复依次上述浸泡、洗涤和过滤，尽最大可能地除去其中的水分，以免在干燥和热处理过程中引起颗粒间的团聚，得到后处理样品；
(4)将步骤(3)所得后处理样品放在120℃烘箱中干燥7天，蒸发掉体系中的有机成分，获得纳米再生医学材料前驱物。
(5)将步骤(4)所得纳米再生医学材料前驱物放置于箱式电炉中，进行1000℃热处理1h，获得纳米再生医学材料。
对本实施例利用模板-溶剂置换法制备的纳米再生医学材料进行扫描电镜分析，其扫描电镜照片参见图1，从扫描电镜照片可见本实施例利用阳离子表面活性剂模板技术制备的纳米再生医学材料是一种具有纳米结构的材料，颗粒尺寸范围为20nm～50nm，分散较好，颗粒尺度较均匀。利用模板-溶剂置换法制备的纳米再生医学材料的粒度分布曲线参见图4，从图4中可见纳米再生医学材料的粒度分布窄，呈单分散分布。同时通过粒度分析的数据可知纳米再生医学材料的二次粒径为1-30μm，数据记录在表1中。
pH值的测定方法：将纳米再生医学材料分散到10倍其质量的去离子水中，超声振荡15min，待其在去离子水中完全分散后，用pH计测定pH值。pH值越低，生物安全性越高。pH值得测定结果见表1。
纳米再生医学材料的性能见表1。
对通过实施例1方案制备的纳米再生医学材料和将其用模拟体液SBF矿化2h的样品进行X射线衍射实验。通过其实验结果可以发现，矿化前的材料为非晶态，矿化2h后的材料通过其衍射峰可以观测到明显的碳酸羟基磷灰石的衍射峰，结果证明矿化后的材料已经形成了碳酸羟基磷灰石的结构，这种情况证明，所制备的纳米再生医学材料具有很好的生物活性，X射线衍射结果如图5所示。
纳米再生医学材料的降解率测试：固定实施例1中其他原料的配比不变，改变磷酸三乙酯的量，其他实验条件不变，分别制备出P2O5的质量分数分别为2％，6％，10％的纳米再生医学材料样品。通过检测所制备的纳米再生医学材料样品在Ringer溶液中的失重情况，分析其降解性性能，任氏(Ringer)溶液是生理学实验常用的生理平衡盐溶液，其配制过程如下：分别称取9.0gNaCl、0.425gKCl、0.1gNaHCO3和0.119gCaCl2，依次将其加入到1L的蒸馏水中，并搅拌溶解，形成澄清溶液。称取一定量的所制备的纳米再生医学材料，同Ringer0溶液按照质量体积比配成2mg/mL的溶液，将其放置于500mL的磨口瓶中，密封好，放置于37℃的水浴摇床中震荡降解。降解时间分别为0.5天，1天，3天，5天和7天。降解后的材料进行干燥称重，通过失重法测量其降解率。通过结果比对可以发现，随着体系的P含量增加，材料的降解率也随之增加。这种情况说明，可以通过调节体系中的P含量来控制材料的降解速度和降解周期。纳米再生医学材料的降解特性见表2。
将通过实施例1方案制备的纳米再生医学材料用于修复牙本质片，评价其促进牙釉质再生。选择近期拔出的磨牙，用手持器械清除牙垢和附着的软组织，在75％乙醇中浸泡至少15min，以与牙长轴垂直的角度，于咬合面釉质以下，牙髓腔的咬合面边界以上，切取牙本质片。用50％的柠檬酸酸蚀牙本质片的“牙髓”面2min，彻底清洗并灭菌，在75％乙醇中浸泡15min后再用去离子水彻底清洗。使用棉签蘸纳米再生医学材料，在干燥的牙本质表面同向均匀涂布，涂布时间为30s，每cm2牙本质表面涂布的纳米再生医学材料为0.1g。将所有标本保存至模拟唾液(同标准模拟体液成分)24h后进行SEM形貌表征。SEM拍摄前进行样品的脱水，干燥，喷金，在扫描电镜下观察牙釉质再生情况，评价纳米再生医学材料是否具有促进牙釉质再生的效果。结果如图6所示，其中图a为牙本质片的形貌，图b为牙釉质再生的形貌；从图6可看出，纳米再生医学材料有促进牙釉质快速再生的效果。
实施例2
一种利用模板-溶剂置换法制备的纳米再生医学材料，其制备方法如下：
(1)将模板剂六亚甲基四胺加入到去离子水中，充分搅拌使其完全溶解，形成均匀的混合溶液，然后向其中加入氢氧化钠，充分搅拌使其均匀混合，然后再加入正硅酸甲酯，搅拌均匀后加入磷酸氢二铵，再搅拌均匀后加入氯化钙，在水浴温度为20℃，搅拌转速为5000rpm，反应时间为6h的条件下，边搅拌边进行反应，使其充分水解后获得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液。其中正硅酸甲酯、氯化钙、磷酸氢二铵的摩尔比为90：4：6，水与正硅酸甲酯的摩尔比为100：1，氢氧化钠与水的摩尔比为1:1000，六亚甲基四胺与正硅酸甲酯的摩尔比为1：20。
(2)将步骤(1)所得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液进行离心分离，使纳米再生医学材料前驱物同水相分离；
(3)将步骤(2)所得固相物质(沉淀物)通过过滤或离心分离的方式取出并进行有机溶剂置换(洗涤)，具体操作方法是分别用乙二醇和丙三醇对沉淀物进行1次浸泡、洗涤、过滤，尽最大可能地除去其中的水分，以免在干燥和热处理过程中引起颗粒间的团聚，得到后处理样品；
(4)将步骤(3)所得后处理样品放在200℃烘箱中干燥1天，蒸发掉体系中的有机成分，获得纳米再生医学材料前驱物。
(5)将步骤(4)所得纳米再生医学材料前驱物放置于箱式电炉中，进行800℃热处理2h，获得纳米再生医学材料。
纳米再生医学材料的性能见表1(测试方法同实施例1)。
实施例3
一种利用模板-溶剂置换法制备的纳米再生医学材料，其制备方法如下：
(1)将模板剂奎宁环加入到去离子水中，充分搅拌使其完全溶解，形成均匀的混合溶液，然后向其中加入三乙醇胺，充分搅拌使其均匀混合，然后再加入硅酸搅拌均匀，随后加入植酸搅拌均匀，最后加入乙酸钙搅拌均匀，在水浴温度为25℃，搅拌转速为10000rpm，反应时间为4h的条件下，边搅拌边进行反应，使其充分水解后获得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液。其中硅酸、乙酸钙、植酸的摩尔比为70：22：8，水与硅酸的摩尔比为40：1，三乙醇胺与水的摩尔比为1:500，奎宁环与硅酸的摩尔比为3：10。
(2)将步骤(1)所得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液密封后，放在30℃烘箱中静置2天，使纳米再生医学材料前驱物发生沉淀并同水相分离；
(3)将步骤(2)所得固相物质(沉淀物)进行通过过滤或离心分离的方式取出并有机溶剂置换(洗涤)，具体操作方法是分别用正丁醇和甲醇对沉淀物进行1次浸泡、洗涤、过滤，尽最大可能地除去其中的水分，以免在干燥和热处理过程中引起颗粒间的团聚，得到后处理样品；
(4)将步骤(3)所得后处理样品放在50℃烘箱中干燥5天，蒸发掉体系中的有机成分，获得纳米再生医学材料前驱物。
(5)将步骤(4)所得纳米再生医学材料前驱物放置于箱式电炉中，进行500℃热处理10h，获得纳米再生医学材料。
纳米再生医学材料的性能见表1(测试方法同实施例1)，纳米再生医学材料粉体的微观结构如图2所示。
实施例4
一种利用模板-溶剂置换法制备的纳米再生医学材料，其制备方法如下：
(1)将模板剂环己胺加入到去离子水中，充分搅拌使其完全溶解，形成均匀的混合溶液，然后向其中加入正丙胺，充分搅拌使其均匀混合，然后再加入硅凝胶搅拌均匀，再加入磷酸搅拌均匀，最后加入碳酸氢钙搅拌均匀，在水浴温度为30℃，搅拌转速为15000rpm，反应时间为2h的条件下，边搅拌边进行反应，使其充分水解后获得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液。其中硅凝胶、碳酸氢钙、磷酸的摩尔比为60：34：6，水与硅凝胶的摩尔比为100：1，正丙胺与水的摩尔比为3:1000，环己胺与硅凝胶的摩尔比为1：20
(2)将步骤(1)所得纳米再生医学材料前驱物离心分离，使纳米再生医学材料前驱物发生沉淀并同水相分离；
(3)将步骤(2)所得固相物质通过过滤或离心分离的方式取出并进行有机溶剂置换(洗涤)，具体操作方法是分别用叔丁醇和丙酮对沉淀物进行1次浸泡、洗涤、过滤，尽最大可能地除去其中的水分，以免在干燥和热处理过程中引起颗粒间的团聚，得到后处理样品；
(4)将步骤(3)所得后处理样品放在90℃烘箱中干燥4天，蒸发掉体系中的有机成分，获得纳米再生医学材料前驱物。
(5)将步骤(4)所得纳米再生医学材料前驱物放置于箱式电炉中，进行800℃热处理12h，获得纳米再生医学材料。
纳米再生医学材料的性能见表1(测试方法同实施例1)。
实施例5
一种利用模板-溶剂置换法制备的纳米再生医学材料，其制备方法如下：
(1)将模板剂吡啶加入到去离子水中，充分搅拌使其完全溶解，形成均匀的混合溶液，然后向其中加入氢氧化钠，充分搅拌使其均匀混合，然后再依次加入硅酸钠，磷酸铵和葡萄糖酸钙，在水浴温度为35℃，搅拌转速为20000rpm，反应时间为1h的条件下，边搅拌边进行反应，使其充分水解后获得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液。其中硅酸钠、葡萄糖酸钙、磷酸铵的摩尔比为70：25：5，水与硅酸钠的摩尔比为100：1，氢氧化钠与水的摩尔比为1:1000，吡啶与硅酸钠的摩尔比为3：10。
(2)将步骤(1)所得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液密封后，放在室温中静置2天，使纳米再生医学材料前驱物发生沉淀并同水相分离；
(3)将步骤(2)所得固相物质通过过滤或离心分离的方式取出并进行有机溶剂置换(洗涤)，具体操作方法是分别用丙三醇和乙醇对沉淀物进行1次浸泡、洗涤、过滤，尽最大可能地除去其中的水分，以免在干燥和热处理过程中引起颗粒间的团聚，得到后处理样品；
(4)将步骤(3)所得后处理样品放在180℃烘箱中干燥3天，蒸发掉体系中的有机成分，获得纳米再生医学材料前驱物。
(5)将步骤(4)所得纳米再生医学材料前驱物放置于箱式电炉中，进行500℃热处理16h，获得纳米再生医学材料。
纳米再生医学材料的性能见表1(测试方法同实施例1)，纳米粉体的微观结构如图3所示。
实施例6
一种利用模板-溶剂置换法制备的纳米再生医学材料，其制备方法如下：
(1)将模板剂月桂酰胺丙基氧化胺加入到去离子水中，充分搅拌使其完全溶解，形成均匀的混合溶液，然后向其中加入三乙醇胺，充分搅拌使其均匀混合，然后再加入四氯化硅搅拌均匀，随后加入磷脂搅拌均匀，最后加入氨基酸螯合钙搅拌均匀，在水浴温度为40℃，搅拌转速为100rpm，反应时间为7h的条件下，使其充分水解后获得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液。其中四氯化硅、氨基酸螯合钙、磷酸甘油脂的摩尔比为80：15：5，水与四氯化硅的摩尔比为200：1，三乙醇胺与水的摩尔比为1:200，月桂酰胺丙基氧化胺与四氯化硅的摩尔比为2：10。
(2)将步骤(1)所得纳米再生医学材料前驱物的悬浊液密封后，放在80℃烘箱中静置2天，使纳米活性硅材料前驱物沉淀并与水相分层；
(3)将步骤(2)所得固相物质通过过滤或离心分离的方式取出并进行有机溶剂置换(洗涤)，具体操作方法是分别用丙酮和乙醇对沉淀物进行1次浸泡、洗涤、过滤，尽最大可能地除去其中的水分，以免在干燥和热处理过程中引起颗粒间的团聚，得到后处理样品；
(4)将步骤(3)所得后处理样品放在150℃烘箱中干燥2天，蒸发掉体系中的有机成分，获得纳米再生医学材料前驱物。
(5)将步骤(4)所得纳米再生医学材料前驱物放置于箱式电炉中，进行200℃热处理20h，获得纳米再生医学材料。
所得纳米再生医学材料的性能见表1(测试方法同实施例1)。
表1各实施例中各种材料的性能
表2实施例1中各种类型材料的降解率

Claims (10)

1.一种再生医学材料，其特征在于，所述再生医学材料包含氧化硅，氧化钙和五氧化二磷，按摩尔比计，所述氧化硅：氧化钙：五氧化二磷＝(60～90)：(1～40)：(0.5～5)；所述再生医学材料具有纳米结构，所述再生医学材料的一次粒径为0.1-60nm，所述再生医学材料的二次粒径为0.1-100μm；所述再生医学材料的比表面积为500-2000m2/g，所述再生医学材料具有介孔结构。
2.根据权利要求1所述的再生医学材料中，其特征在于，所述再生医学材料的一次粒径为10-50nm，所述再生医学材料的二次粒径为1-30μm；所述再生医学材料的比表面积为1000-2000m2/g；优选地，所述再生医学材料的平均孔径为5-15nm。
3.根据权利要求1所述的再生医学材料中，其特征在于，所述再生医学材料与去离子水共混后形成的悬混液的pH值可通过调节所述P元素的含量进行调控，所述pH值可调控的范围为7.4-11.0，其中所述再生医学材料与去离子水的质量比为1:10；所述再生医学材料的pH值随P元素含量的增加而逐渐降低。
4.根据权利要求1所述的再生医学材料中，其特征在于，所述再生医学材料的降解速度可通过改变所述P元素的含量实现调控，所述再生医学材料降解7天后的降解率为5-30％。
5.一种再生医学材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
原料自组装步骤：将模版剂加入水中并分散均匀之后加入碱性催化剂并混合均匀，然后依次加入硅源、磷源和钙源进行水解聚合反应，得到悬浊液，所述原料自组装步骤是在搅拌条件下完成的；
固液分离步骤：将所述悬浊液进行固液分离得到固相物质；
有机溶剂置换步骤：对所述固相物质进行有机溶剂置换(洗涤)得到后处理样品，将所述后处理样品进行干燥，得到再生医学材料前驱物；
高温热处理步骤：将所述再生医学材料前驱物进行高温热处理，得到纳米再生医学材料。
6.根据权利要求5所述的再生医学材料的制备方法，其特征在于，在所述原料自组装步骤中，按摩尔比计，所述水：模板剂：硅源＝1000:(2～8):(5～40)；优选地，所述碱性催化剂：水＝(1～6)：1000；优选地，所述硅源：钙源：磷源＝(60～90)：(1～40)：(1～10)；优选地，所述模板剂为阳离子表面活性剂；更优选地，所述阳离子表面活性剂为四乙基氢氧化铵、六亚甲基四胺、环己胺、吡啶、奎宁环、三乙烯二胺、双乙胺、十八烷基三甲基氯化铵、苯扎氯胺、N,N二甲基十二烷基胺和月桂酰胺丙基氧化胺中的一种或多种的组合；优选地，所述硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、硅酸、硅凝胶、硅酸钠和四氯化硅中的一种或多种的组合；优选地，所述碱性催化剂为氨水，氢氧化钠，三乙醇胺，正丙胺中的一种或多种的组合；优选地，所述磷源为磷酸三乙酯、磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸、植酸和磷脂中的一种或多种的组合；优选地，所述钙源为四水硝酸钙、氯化钙、乙酸钙、碳酸氢钙、葡萄糖酸钙、乳酸钙和氨基酸螯合钙中的一种或多种的组合；优选地，所述搅拌的速度为100-20000rpm，所述搅拌的时间为1～8h，所述水解聚合反应的温度为15～40℃。
7.根据权利要求5所述的再生医学材料的制备方法，其特征在于，在所述固液分离步骤中，所述固液分离是通过如下(a)-(c)方式之一实现的：(a)在室温～80℃下静置1～5天，(b)离心分离，(c)过滤；优选地，所述离心分离的速度为5000～10000rpm，时间为20-60min。
8.根据权利要求5所述的再生医学材料的制备方法，其特征在于，在所述有机溶剂置换步骤中，所述有机溶剂置换具体为：采用有机溶剂对所述固相物质进行1～3次的浸泡、洗涤、过滤；优选地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、正丁醇、叔丁醇、丙酮中的一种或多种的组合；优选地，所述浸泡、洗涤、过滤的次数均为1～2次；优选地，所述干燥的温度为30～200℃，时间为1～7天；优选地，所述干燥的温度为60～120℃。
9.根据权利要求5所述的再生医学材料的制备方法，其特征在于，在所述高温热处理步骤中，所述高温热处理的温度为300～1000℃，时间为1～20h；优选地，所述高温热处理的温度为500～800℃。
10.根据权利要求5所述的再生医学材料的制备方法，其特征在于，所述原料自组装步骤是在超重力旋转填充床反应器内完成。
CN201910468794.7A 2019-05-31 2019-05-31 一种再生医学材料及其制备方法 Active CN110152058B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910468794.7A CN110152058B (zh) 2019-05-31 2019-05-31 一种再生医学材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910468794.7A CN110152058B (zh) 2019-05-31 2019-05-31 一种再生医学材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110152058A true CN110152058A (zh) 2019-08-23
CN110152058B CN110152058B (zh) 2021-03-23

Family

ID=67630828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910468794.7A Active CN110152058B (zh) 2019-05-31 2019-05-31 一种再生医学材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110152058B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008013551A1 (en) * 2006-07-23 2008-01-31 Iowa State University Research Foundation, Inc. New composite-based catalysts for biodiesel production
CN108083618A (zh) * 2017-12-15 2018-05-29 华南理工大学 一种利用微乳液技术制备的微纳米生物活性玻璃微球及其制备方法
CN109336371A (zh) * 2018-09-03 2019-02-15 中国科学院深圳先进技术研究院 微纳米硼硅酸盐生物活性玻璃的制备方法
CN109368672A (zh) * 2018-12-20 2019-02-22 五邑大学 一种防止纳米氢氧化镁粉体团聚的方法
CN109574507A (zh) * 2019-01-21 2019-04-05 河南理工大学 一种纳米级球形生物活性玻璃及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104288830B (zh) * 2014-09-12 2017-10-20 华南理工大学 一种微纳米棒状生物活性玻璃及其制备方法与应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008013551A1 (en) * 2006-07-23 2008-01-31 Iowa State University Research Foundation, Inc. New composite-based catalysts for biodiesel production
CN108083618A (zh) * 2017-12-15 2018-05-29 华南理工大学 一种利用微乳液技术制备的微纳米生物活性玻璃微球及其制备方法
CN109336371A (zh) * 2018-09-03 2019-02-15 中国科学院深圳先进技术研究院 微纳米硼硅酸盐生物活性玻璃的制备方法
CN109368672A (zh) * 2018-12-20 2019-02-22 五邑大学 一种防止纳米氢氧化镁粉体团聚的方法
CN109574507A (zh) * 2019-01-21 2019-04-05 河南理工大学 一种纳米级球形生物活性玻璃及其制备方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XINGDONG ZHANG等: "Preparation of Bioactive Nanoparticles in the System CaO-P2O5-SiO2 Using Microemulsions", 《SCIENTIFIC.NET》 *
李召好等: "超细粉末团聚机理及其消除方法", 《盐湖研究》 *
王雪等: "从蛋黄-蛋壳到Janus介孔有机硅纳米结构的转变", 《中国化学会第30届学术年会-第三十六分会:纳米材料合成与组装》 *
肖天存等: "模板剂种类、浓度、硅源对SAPO-5分子筛结构性质的影响", 《分子催化》 *
陈海辉等: "《旋转填料床的研究应用》", 30 November 2002, 长沙：国防科技大学出版社 *
顾其胜等: "《实用生物医用材料学》", 30 September 2005, 上海：上海科学技术出版社 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110152058B (zh) 2021-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108083618A (zh) 一种利用微乳液技术制备的微纳米生物活性玻璃微球及其制备方法
CN104288830B (zh) 一种微纳米棒状生物活性玻璃及其制备方法与应用
CA1234163A (en) Support particles coated with precursors for biologically active glass
CN107569395A (zh) 一种用于封闭牙本质小管使牙齿脱敏的材料
CN107056258B (zh) 一种有机先驱体溶液镀膜制备的具有生物活性的纳米氧化物陶瓷薄膜
CN105435853B (zh) 伊利石介孔复合材料和负载型催化剂及其制备方法和应用以及环己酮甘油缩酮的制备方法
CN109336371A (zh) 微纳米硼硅酸盐生物活性玻璃的制备方法
CN106430137B (zh) 一种球形纳米羟基磷灰石颗粒的制备方法
CN109574507A (zh) 一种纳米级球形生物活性玻璃及其制备方法
CN101486452A (zh) 纳米羟基磷灰石粉体的制备方法
CN100584389C (zh) 一种空心球状纳米羟基磷灰石材料及其制备方法
CN109453034A (zh) 一种抗菌齿科修复复合树脂及其制备和应用
CN107522389A (zh) 一种具有表面纳米孔隙结构的微纳米生物活性玻璃微球及其制备方法
CN110420357A (zh) 适用于3d打印的载药改性介孔羟基磷灰石生物医用复合材料、制备方法及其应用
CN106186674B (zh) 一种中空生物活性玻璃球、制备方法及其应用
CN101507832A (zh) 制备纳米尺寸可控的棒状羟基磷灰石方法
CN104310363A (zh) 硅掺杂纳米线堆积的球形羟基磷灰石粉体的制备方法
CN101293112B (zh) 一种生物活性玻璃纳米纤维簇的制备方法
TW200934461A (en) Calcium silicate-based cements and manufacturing method thereof
CN107162388A (zh) 一种以树枝状聚乙烯亚胺为模板剂和催化剂制备大孔生物活性玻璃纳米簇的方法
CN107596442B (zh) Pet材料表面的梯度生物涂层的制备方法及其产品和应用
CN110152058A (zh) 一种再生医学材料及其制备方法
CN101700414B (zh) 硅酸钙纳米线/羟基磷灰石纳米颗粒复合粉体及其制备方法
CN105435854B (zh) 绿泥石介孔复合材料和负载型催化剂及其制备方法和应用以及环己酮甘油缩酮的制备方法
CN102491299A (zh) 纳米羟基磷灰石的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant