CN112551903A - 一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒及制备方法和应用 - Google Patents
一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒及制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112551903A CN112551903A CN202011440768.2A CN202011440768A CN112551903A CN 112551903 A CN112551903 A CN 112551903A CN 202011440768 A CN202011440768 A CN 202011440768A CN 112551903 A CN112551903 A CN 112551903A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bioactive glass
- nano particles
- glass micro
- borosilicate bioactive
- borosilicate
- 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.)
- Pending
Links
- 239000005313 bioactive glass Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical group CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 19
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 18
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 14
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 14
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 12
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 claims description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 abstract description 4
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 12
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 12
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 12
- LGQXXHMEBUOXRP-UHFFFAOYSA-N tributyl borate Chemical compound CCCCOB(OCCCC)OCCCC LGQXXHMEBUOXRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 231100001083 no cytotoxicity Toxicity 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Chemical compound [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033115 angiogenesis Effects 0.000 description 1
- 230000004097 bone metabolism Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000593 microemulsion method Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 1
- 210000002997 osteoclast Anatomy 0.000 description 1
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000036560 skin regeneration Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 229910001631 strontium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L strontium dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sr+2] AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- AJSTXXYNEIHPMD-UHFFFAOYSA-N triethyl borate Chemical compound CCOB(OCC)OCC AJSTXXYNEIHPMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C12/00—Powdered glass; Bead compositions
-
- 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
- A61L27/10—Ceramics or glasses
-
- 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
- A61L27/60—Materials for use in artificial skin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/10—Forming beads
- C03B19/1005—Forming solid beads
- C03B19/106—Forming solid beads by chemical vapour deposition; by liquid phase reaction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/0007—Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
-
- 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
- A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces
-
- 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
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
-
- 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
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/32—Materials or treatment for tissue regeneration for nerve reconstruction
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
本发明提供了一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒及其制备方法与组织工程应用，涉及生物材料技术领域，所制备的材料具有长径比高、形貌规则、尺寸分散性好等特点，并且本发明提供的制备方法使用生物相容性良好的模板剂，简单易操作、室温下即可完成、便于应用，制备得到的棒状硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒可应用于组织工程领域。
Description
技术领域
本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种长径比可调的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒及其制备方法和应用。
背景技术
硼硅酸盐生物活性玻璃是一种具有良好生物相容性和较高生物活性的无机非金属生物材料，研究表明其具有良好的成骨性能和促进皮肤再生能力。硼硅酸盐生物活性玻璃降解后能释放出基体骨代谢离子，进而介导干细胞向成骨和成血管分化、抑制破骨细胞活性，促进内皮细胞的增殖和分化，在植入体内后有望营造局部理想的组织再生微环境，因此在骨和创伤组织工程修复和重建领域具有广阔的应用前景。
其中，微纳米化的硼硅酸盐生物活性玻璃由于其高比表面积、更多的纳米孔隙和结构，使得其具有更高的生物活性和特殊的表界面特征，在药物载体、组织工程修复再生等领域具有较高应用价值。
目前微纳米硼硅酸盐生物活性玻璃一般是由溶胶凝胶法制得，然而所制得的微纳米玻璃的结构、形态、颗粒尺寸大小难以控制，将溶胶凝胶法与微乳液法联用，采用如CTAB等表面活性剂作为模板，可以制备球形或短棒状结构的微纳米生物活性玻璃，然而CTAB等表面活性剂通常具有一定细胞毒性且难以去除，颗粒长径比较低且难以调节，因此需要拓展制备方法以制备棒状以及更高长径比的微纳米生物活性玻璃。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明通过对微纳米硼硅酸盐生物活性玻璃的制备方法进行改进，提出了一种长径比可调的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒及其制备方法与应用。
具体通过以下技术方案实现：
一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒，所述硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的组成为：aSiO2·bB2O3·cP2O5·dXO；其中a、b、c、d为摩尔百分数，a为20-80，b为5-40，c为0-10，d为15-30；X为Ca和/或Mg和/或Sr。
进一步地，所述硼硅酸盐生物活性玻璃的组成为：aSiO2·bB2O3·cP2O5·dXO；其中a、b、c、d为摩尔百分数，a为40-60，b为15-30，c为2-8，d为10-30；X为Ca和/或Mg和/或Sr。
进一步地，所述硼硅酸盐生物活性玻璃的组成为：
20SiO2·40B2O3·10P2O5·30CaO；
50SiO2·23B2O3·5P2O5·22SrO；
80SiO2·5B2O3·2P2O5·13MgO；
65SiO2·20B2O3·7P2O5·4CaO·4MgO；
35SiO2·30B2O3·2P2O5·20CaO·13SrO；
43SiO2·25B2O3·2P2O5·18MgO·12SrO；
20SiO2·40B2O3·10P2O5·30CaO；
80SiO2·10B2O3·5P2O5·5SrO；
65SiO2·20B2O3·8P2O5·7MgO。
一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的制备方法，包括使用模板剂，具体包括如下具体步骤：
S1:将模板剂溶解于有机溶剂中，随后加入无水乙醇、柠檬酸钠水溶液和氨水，振荡摇晃；
S2:加入正硅酸乙酯、硼源、磷源和金属盐，摇晃后静置；
S3:离心后洗涤，然后冷冻干燥；
S4:进行热处理，得到硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒。
优选地，步骤S1中所述有机溶剂为正戊醇溶液。
优选地，步骤S1中所述模板剂为两亲性的共聚物，如聚乙烯吡咯烷酮，聚环氧乙烷/聚环氧丙烷等。
进一步地，步骤S1中所述模板剂在有机溶剂中的浓度可影响硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的形貌，优选为5％-10％w/v。
进一步地，步骤S1中所述无水乙醇加入量为0-20％v/v，无水乙醇用于调节反应速率，从而控制纳米颗粒的尺寸和长径比。
优选地，柠檬酸钠水溶液的浓度为20-50mM；柠檬酸钠水溶液的加入量为2％-4％v/v；柠檬酸钠水溶液用于稳定模板剂形成的液滴，其浓度、加入量会影响反应速率，进而影响硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的尺寸和形状。
优选地，氨水加入量为1％-3％v/v，氨水的加入量过多或过少将会影响反应速率过快或过慢，都将导致不能得到硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的目标尺寸和形状。
进一步地，步骤S2中所述正硅酸乙酯的加入量为0-4％，优选为0-2％。
优选地，步骤S2中所述硼源可以是硼酸三丁酯、硼酸三乙酯、硼酸等。
优选地，步骤S2中所述磷源可以是磷酸三乙酯、磷酸等。
进一步地，步骤S2中所述金属盐包括盐酸盐和硝酸盐，可以是氯化钙、氯化镁、氯化锶、硝酸钙、硝酸镁、硝酸锶中的一种或至少两种，按照玻璃组成相应加入，所述静置时间为6-48h。若静置时间少于6h，则会导致反应不充分，若静置时间多于48h，则反应已经进行彻底，多余的静置时间将导致浪费时间。
优选地，步骤S3中的离心转速为离心转速为500-5000rpm。
优选地，步骤S4中所述热处理温度为500-700℃，热处理的温度也会影响硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的尺寸和形状。
优选地，步骤S4中热处理的时间3-6h；热处理时间少于3h会导致有机物分解不彻底，热处理时间多于6h则会浪费时间，并且可能导致析晶等情况。
优选地，步骤S4中热处理的升温速率1-5℃/min，升温速率若太低，则热处理过程会耗费较长时间，升温速率若太高，则会导致有机物分解以及容易碳化残留的问题。
本发明还提供硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒或本发明提供的方法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒在组织工程中的应用。
具体的，所述硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒可以用于制备骨组织工程修复产品、皮肤修复产品、神经修复产品等。
本发明与传统的微纳米硼硅酸盐生物活性玻璃及制备方法相比具有如下优点：
1.本发明提供的材料具有形貌规则、尺寸单一等特性。
2.本发明提供的制备方法能够控制微纳米玻璃的结构、形态、长径比，并且操作简单、高效，在室温下即可完成。
3.本制备方法采用的模板剂，不具有细胞毒性，且容易去除，且生物相容性良好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例4所制备的长径比为1:1(球形)的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的扫描电子显微镜图片；
图2为实施例5所制备的长径比约为9:1(长棒状)的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的扫描电子显微镜图片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种短棒状、长径比可调的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的制备方法，该方法采用生物相容性良好的聚乙烯吡咯烷酮作为模板，适于生物材料的开发，而且与CTAB作为软模版制备微纳米玻璃的机理不同，本发明提供的制备方法利用了一种新型类似化学气相沉积中气-液-固法的反应机理：各反应物溶解于溶剂中可看成“气”，反应物会逐渐浓缩于模版剂形成的液滴中，形成“液”，随着反应的进行，反应物逐渐形核和生长变成固体，此为“固”。棒状结构由在球形液滴中形核并逐渐生长而来，长径比更高，而且可以通过控制反应条件控制尺寸和长径比，是一种高效简易的制备方法。
实施例1
一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒，其组成为：aSiO2·bB2O3·cP2O5·dXO，其中，a、b、c、d为摩尔百分数，a为20，b为40，c为10，d为30；X为Ca。该硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的长径比为3:1。
实施例2
一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒，其组成为：aSiO2·bB2O3·cP2O5·dXO，其中，a、b、c、d为摩尔百分数，a为80，b为10，c为5，d为5；X为Sr。该硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的长径比为2:1。
实施例3
一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒，其组成为：aSiO2·bB2O3·cP2O5·dXO，其中，a、b、c、d为摩尔百分数，a为65，b为20，c为8，d为7；X为Mg。该硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的长径比为4:1。
实施例4
本实施例提供了一种长径比为1:1(球形)的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的制备方法：
将2g分子量为30000的聚乙烯吡咯烷酮超声溶于20ml正戊醇中，然后加入2ml无水乙醇，1ml浓度为40mM的柠檬酸钠溶液和0.5ml氨水，振荡摇晃均匀，然后加入0.5ml正硅酸乙酯、0.4ml硼酸三丁酯和0.2g硝酸钙，摇晃均匀后室温下静置12h，然后4000rpm离心5min，用去离子水清洗两次，用无水乙醇清洗一次，冷冻干燥24h，然后以2℃/min的速率升温至600℃，保温3h后随炉冷却，即可得到长径比为1：1的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒。若要改变长径比，可以通过增加模板剂的浓度或调整热处理温度来达到目的。
硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的组成为：aSiO2·bB2O3·cP2O5·dXO；其中a、b、c、d为摩尔百分数，a为50，b为20，c为5，d为25；X为Ca。
图1是所制备的长径比为1:1(球形)的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的扫描电子显微镜图片。由图1可知，所制得的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒均呈近球状，长径比接近1：1，粒径在100-400nm范围，形貌规则、尺寸单一。
实施例5
本实施例提供了一种长径比为9:1(长棒状)的微纳米硼硅酸盐生物活性玻璃颗粒的制备方法：
将2g分子量为30000的聚乙烯吡咯烷酮超声溶于20ml正戊醇中，然后加入2ml无水乙醇，0.6ml浓度为40mM的柠檬酸钠溶液和0.5ml氨水，振荡摇晃均匀，然后加入0.2ml正硅酸乙酯、0.16ml硼酸三丁酯和0.08g硝酸钙，摇晃均匀后室温下静置12h，然后4000rpm离心5min，用去离子水清洗两次，用无水乙醇清洗一次，冷冻干燥24h，然后以2℃/min的速率升温至600℃，保温3h后随炉冷却，即可得到长径比为9:1(长棒状)的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒。
硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的组成为：aSiO2·bB2O3·cP2O5·dXO；其中a、b、c、d为摩尔百分数，a为40，b为30，c为10，d为20；X为Mg。
图2是所制备的长径比为9:1(长棒状)的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的扫描电子显微镜图片。由图2可知，所制得的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒大部分均呈棒状，长径比接近9：1，形貌规则、尺寸单一。
实施例6
本实施例提供了一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的制备方法：
将4g分子量为40000的聚乙烯吡咯烷酮超声溶于20ml正戊醇中，然后加入1ml无水乙醇，1ml浓度为40mM的柠檬酸钠溶液和0.5ml氨水，振荡摇晃均匀，然后加入0.5ml正硅酸乙酯、0.4ml硼酸三丁酯和0.2g硝酸钙，摇晃均匀后室温下静置6h，然后500g离心5min，用去离子水清洗两次，用无水乙醇清洗一次，冷冻干燥24h，然后以1℃/min的速率升温至500℃，保温3h后随炉冷却，即可得到硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒。
实施例7
本实施例提供了一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的制备方法：
将4g分子量为40000的聚乙烯吡咯烷酮超声溶于20ml正戊醇中，然后加入2ml无水乙醇，0.5ml浓度为40mM的柠檬酸钠溶液和0.5ml氨水，振荡摇晃均匀，然后加入0.5ml正硅酸乙酯、0.4ml硼酸三丁酯和0.2g硝酸钙，摇晃均匀后室温下静置12h，然后1000g离心5min，用去离子水清洗两次，用无水乙醇清洗一次，冷冻干燥24h，然后以2℃/min的速率升温至600℃，保温4h后随炉冷却，即可得到硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒。
实施例8
本实施例提供了一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的制备方法：
将4g分子量为30000的聚乙烯吡咯烷酮超声溶于20ml正戊醇中，然后加入2ml无水乙醇，1ml浓度为40mM的柠檬酸钠溶液和0.5ml氨水，振荡摇晃均匀，然后加入0.5ml正硅酸乙酯、0.4ml硼酸三丁酯和0.2g硝酸钙，摇晃均匀后室温下静置24h，然后1500g离心5min，用去离子水清洗两次，用无水乙醇清洗一次，冷冻干燥24h，然后以3℃/min的速率升温至700℃，保温5h后随炉冷却，即可得到硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒。
实施例9
本实施例提供了一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的制备方法：
将2g分子量为30000的聚乙烯吡咯烷酮超声溶于20ml正戊醇中，然后加入2ml无水乙醇，1ml浓度为40mM的柠檬酸钠溶液和1ml氨水，振荡摇晃均匀，然后加入0.5ml正硅酸乙酯、0.4ml硼酸三丁酯和0.2g硝酸钙，摇晃均匀后室温下静置48h，然后500g离心5min，用去离子水清洗两次，用无水乙醇清洗一次，冷冻干燥24h，然后以4℃/min的速率升温至500℃，保温6h后随炉冷却，即可得到硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒。
实施例10
本实施例提供了一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的制备方法：
将2g分子量为30000的聚乙烯吡咯烷酮超声溶于20ml正戊醇中，然后加入2ml无水乙醇，1ml浓度为40mM的柠檬酸钠溶液和0.5ml氨水，振荡摇晃均匀，然后加入1ml正硅酸乙酯、0.4ml硼酸三丁酯和0.2g硝酸钙，摇晃均匀后室温下静置12h，然后1000g离心5min，用去离子水清洗两次，用无水乙醇清洗一次，冷冻干燥24h，然后以5℃/min的速率升温至600℃，保温3h后随炉冷却，即可得到硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒。
实施例11
本实施例提供了一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的制备方法：
将2g分子量为30000的聚乙烯吡咯烷酮超声溶于20ml正戊醇中，然后加入2ml无水乙醇，1ml浓度为40mM的柠檬酸钠溶液和0.5ml氨水，振荡摇晃均匀，然后加入0.5ml正硅酸乙酯、0.4ml硼酸三丁酯和0.2g硝酸钙，摇晃均匀后室温下静置12h，然后1500g离心5min，用去离子水清洗两次，用无水乙醇清洗一次，冷冻干燥24h，然后以2℃/min的速率升温至700℃，保温3h后随炉冷却，即可得到硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒。
上述的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒可应用于组织工程中，包括用于制备骨组织工程修复产品、皮肤修复产品、神经修复产品。
如，可以以硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒作为3D打印多孔支架人工骨的原料；也可以以硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒为原料，构建人工骨粉；还可以以硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒为原料构建皮肤修复粉剂和膏剂等。
本发明与传统的微纳米硼硅酸盐生物活性玻璃及制备方法相比具有如下优点：
1.本发明提供的材料具有形貌规则、尺寸单一等特性。
2.本发明提供的制备方法能够控制微纳米玻璃的结构、形态、长径比，并且操作简单、高效，在室温下即可完成。
3.本制备方法采用聚乙烯吡咯烷酮作为模板剂，不具有细胞毒性，且容易去除，且生物相容性良好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒，其特征在于，所述硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的组成为：aSiO2·bB2O3·cP2O5·dXO；其中a、b、c、d为摩尔百分数，a为20-80，b为5-40，c为0-10，d为5-40；X为Ca和/或Mg和/或Sr。
2.根据权利要求1所述的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒，其特征在于，所述硼硅酸盐生物活性玻璃的组成为：aSiO2·bB2O3·cP2O5·dXO；其中a、b、c、d为摩尔百分数，a为40-60，b为15-30，c为2-8，d为10-30；X为Ca和/或Mg和/或Sr。
3.根据权利要求1所述的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒，其特征在于，所述硼硅酸盐生物活性玻璃包含如下组成的一种或至少两种：
20SiO2·40B2O3·10P2O5·30CaO；
50SiO2·23B2O3·5P2O5·22SrO；
80SiO2·5B2O3·2P2O5·13MgO；
65SiO2·20B2O3·7P2O5·4CaO·4MgO；
35SiO2·30B2O3·2P2O5·20CaO·13SrO；
43SiO2·25B2O3·2P2O5·18MgO·12SrO；
20SiO2·40B2O3·10P2O5·30CaO；
80SiO2·10B2O3·5P2O5·5SrO；
65SiO2·20B2O3·8P2O5·7MgO。
4.一种根据权利要求1所述的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒的制备方法，包括使用模板剂，其特征在于，具体包括如下具体步骤：
S1:将模板剂溶解于有机溶剂中，随后加入无水乙醇、柠檬酸钠水溶液和氨水，振荡摇晃；
S2:加入正硅酸乙酯、硼源、磷源和金属盐，摇晃后静置；
S3:离心后洗涤，然后冷冻干燥；
S4:进行热处理，得到硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述有机溶剂为正戊醇溶液。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述模版剂在有机溶剂中的浓度为5％-10％w/v。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述无水乙醇加入量为0-20％v/v。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述正硅酸乙酯的加入量为0-4％v/v，优选为0-2％v/v。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述金属盐包括盐酸盐和硝酸盐中的一种或至少两种，按照玻璃组成相应加入，所述静置时间为6-48h。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述热处理温度为500-700℃，时间3-6h，升温速率1-5℃/min。
11.权利要求1所述的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒或根据权利要求4-10任一项所述的方法制备的硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒在组织工程中的应用，包括用于制备骨组织工程修复产品、皮肤修复产品、神经修复产品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011440768.2A CN112551903A (zh) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | 一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒及制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011440768.2A CN112551903A (zh) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | 一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒及制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112551903A true CN112551903A (zh) | 2021-03-26 |
Family
ID=75062335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011440768.2A Pending CN112551903A (zh) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | 一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒及制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112551903A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113402174A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-09-17 | 同济大学 | 含铋的硼硅酸盐生物活性玻璃的制备方法及其应用 |
-
2020
- 2020-12-10 CN CN202011440768.2A patent/CN112551903A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113402174A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-09-17 | 同济大学 | 含铋的硼硅酸盐生物活性玻璃的制备方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dorozhkin | Synthetic amorphous calcium phosphates (ACPs): Preparation, structure, properties, and biomedical applications | |
| Sikder et al. | Microwave processing of calcium phosphate and magnesium phosphate based orthopedic bioceramics: A state-of-the-art review | |
| Varma et al. | Porous calcium phosphate coating over phosphorylated chitosan film by a biomimetic method | |
| Zhu et al. | The preparation and characterization of HA/β-TCP biphasic ceramics from fish bones | |
| CN100584750C (zh) | 一种磷酸钙复合粉末的制备方法 | |
| CN111908798A (zh) | 一种掺杂Sr/Mg/Zn/Cu的硅基溶胶-凝胶生物活性玻璃粉体及其制备方法与应用 | |
| CN104192817B (zh) | 利用模板法制备高比表面积介孔羟基磷灰石纳米粒子的方法 | |
| CN114452439B (zh) | 一种仿生天然骨矿组成的羟基磷灰石/白磷钙石生物活性陶瓷支架及其制备方法 | |
| CN109205583A (zh) | 一种大尺寸载银羟基磷灰石多孔微球材料及其制备方法 | |
| Czikó et al. | In vitro biological activity comparison of some hydroxyapatite-based composite materials using simulated body fluid | |
| CN102229494B (zh) | 一种大孔羟基磷灰石陶瓷的制备方法 | |
| CN106186674B (zh) | 一种中空生物活性玻璃球、制备方法及其应用 | |
| CN102923946B (zh) | 具有磷灰石纳米晶的介孔生物活性玻璃材料及其制备方法 | |
| Asadollahzadeh et al. | In vitro apatite formation of calcium phosphate composite synthesized from fish bone | |
| Wu et al. | In vitro bioactivity of anatase film obtained by direct deposition from aqueous titanium tetrafluoride solutions | |
| CN112551903A (zh) | 一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒及制备方法和应用 | |
| CN110078037B (zh) | 一种具有球形形貌羟基磷灰石纳米颗粒的合成方法 | |
| CN107308499A (zh) | 纳米生物玻璃/高分子三维多孔材料及其制备方法和应用 | |
| CN110745804B (zh) | 一种长度可控的棒状羟基磷灰石的制备方法 | |
| CN105536059B (zh) | 一种自修复可注射骨水泥及制备方法 | |
| WO2022120768A1 (zh) | 一种硼硅酸盐生物活性玻璃微纳米颗粒及制备方法和应用 | |
| Govindaraj et al. | Synthesis of morphology tuning multi mineral substituted apatite nanocrystals by novel natural deep eutectic solvents | |
| AU2020244514B2 (en) | Tricalcium phosphate material doped with Mg and Zn and preparation method thereof, and 3D printing ceramic slurry and preparation method thereof | |
| CN106890606A (zh) | 利用水包油型固体乳化制备不同粒径多孔β‑TCP微球的方法 | |
| CN105920673B (zh) | 基于温度调控复相磷灰石成分的复相多孔支架结构制备方法 |
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 |