复合钙硅基生物材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合钙硅基生物材料及其制备方法与应用。本发明专利技术复合钙硅基生物材料包括钙硅酸盐颗粒和键合在所述钙硅酸盐颗粒表面的有机物基团。其制备方法包括制备含有钙离子的微乳液和向微乳液中加入R‑乙氧基硅烷聚合物进行反应，形成有机无机杂化钙硅酸盐颗粒的步骤。本发明专利技术复合钙硅基材料粒径均匀，粒度可控，其制备方法工艺简单易控，有效提高了产物水溶液中的稳定性与分散性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物材料
，具体涉及一种复合钙硅基生物材料及其制备方法。
技术介绍
人体中无机矿物盐生物成分，发挥着巨大生理作用。近年来，人们研发出了一些相关生物材料在生物医药和组织工程等领域中具有重要的临床应用价值和较高的社会效益。钙硅基(SiO3/Ca)生物材料作为一类新型生物活性材料，呈现出优良的生物学功能。相比于氧化硅材料，由于钙元素的引入使钙硅基生物材料具有更好的生物活性、生物相容性和生物可降解性，它能在体液环境下逐渐转变为类骨磷灰石，具有巨大应用前景。然而传统沉淀法制备的钙硅酸盐颗粒的粒度尺寸较大，可控性差，在水溶液中易团聚、分散性不佳并且稳定性差，这对生物活性产生影响，难以满足应用需求。目前，尺寸小于200nm的钙硅基生物材料的制备具有挑战性。因此，构建分散性能优良的纳米级钙硅基材料，是一个亟待解决的问题，解决这一难题将会在生物医学工程领域，呈现出重要的临床应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合钙硅基生物材料及其制备方法以及其应用，以解决现有钙硅基生物材料生物活性不高，制备方法易导致钙硅酸盐颗粒的粒度可控性差，易团聚，水溶液分散性不佳的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术一方面，提供了一种复合钙硅基生物材料。所述复合钙硅基生物材料包括钙硅酸盐颗粒，且在所述钙硅酸盐颗粒表面还键合有聚合物基团。本专利技术另一方面，提供了一种复合钙硅基生物材料的制备方法，包含如下步骤：将可溶性钙盐溶液与有机相进行乳化处理，形成含有可溶性钙盐的微乳液A；将R-乙氧基硅烷聚合物加入至所述微乳液A中，继续进行乳化处理，使得乙氧基硅烷基团与钙离子发生反应生成R-钙硅酸盐；其中，R为聚合物基团。本专利技术又一方面，提供了本专利技术复合钙硅基生物材料的应用范围。提供了一种钙硅基生物部件，所述钙硅基生物部件含有本专利技术复合钙硅基生物材料或由本专利技术复合钙硅基生物材料制备方法制备的复合钙硅基生物材料。与现有技术相比，本专利技术复合钙硅基生物材料采用有机物基团优选的选用聚合物基团对钙硅酸盐颗粒表面进行修饰，有效提高了本专利技术复合钙硅基生物材料的水相环境中的分散性和生物活性，而且能够使得本专利技术复合钙硅基生物材料粒径均匀，粒度可控，安全无毒，临床应用性强。本专利技术复合钙硅基生物材料的制备方法采用微乳法通过水环境分解与钙离子螯合，使得制备的复合钙硅基生物颗粒在水溶液中的稳定性与分散性好，其粒度可控，而且制备的复合钙硅基生物在钙硅酸盐表面键合聚合物基团，对钙硅酸盐进行功能化修饰，有效提高了复合钙硅基生物的生物活性，而且安全无毒。本专利技术钙硅基生物部件由于含有本专利技术复合钙硅基生物材料或由本专利技术复合钙硅基生物材料制备方法制备的复合钙硅基生物材料，又由于本专利技术复合钙硅基生物材料具有如上述粒度可控，生物活性强，因此，本专利技术钙硅基生物部件与骨组织具有优异的相容性，安全。附图说明图1是本专利技术实施例提供的复合钙硅基生物材料的结构式示意图；图2是本专利技术实施例1制备的PEG-PEI-TES的核磁共振图谱；图3是本专利技术实施例1制备的PEG-PEI-SiO3/Ca纳米颗粒表征结果图；其中，图3(a)为PEG-PEI-SiO3/Ca纳米颗粒的透射电子显微镜照片，图3(b)为PEG-PEI-SiO3/Ca纳米颗粒的电子衍射图谱；图4是本专利技术实施例1制备的PEG-PEI-SiO3/Ca纳米颗粒粒径分布曲线图；图5是本专利技术实施例2制备的PEG-PEI-SiO3/Ca纳米颗粒表征结果图；其中，图5(a)为PEG-PEI-SiO3/Ca纳米颗粒的透射电子显微镜照片，图5(b)为PEG-PEI-SiO3/Ca纳米颗粒的电子衍射图谱；图6是本专利技术实施例2制备的PEG-PEI-SiO3/Ca纳米颗粒粒径分布曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及技术效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例说明书中所提到的相关成分的质量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间质量的比例关系，因此，只要是按照本专利技术实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本专利技术实施例说明书公开的范围之内。具体地，本专利技术实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。一方面，本专利技术实施例提供了一种复合钙硅基生物材料，其结构如图1所示,包括钙硅酸盐颗粒1和键合在钙硅酸盐颗粒1表面的聚合物基团2，因此，本专利技术实施例复合钙硅基生物材料结构式可以表示为R-A；其中，R表示聚合物基团2，A表示钙硅酸盐颗粒1，-表示钙硅酸盐颗粒1与聚合物基团2之间连接的化学键。这样，该复合钙硅基生物材料采用有机聚合物基团2对钙硅酸盐颗粒1表面进行功能性修饰，一方面能够有效提高本专利技术实施例复合钙硅基生物材料的生物活性，另一方面能够使得其粒径均匀，粒度可控，安全无毒，临床应用性强。其中，上述复合钙硅基生物材料所含的钙硅酸盐颗粒1为生物活性材料领域中常规钙硅酸盐颗粒，如该钙硅酸盐可以按照下文的采用钙硅酸盐乙氧基硅烷化合物在水环境中分解并与钙离子进行螯合而成。在一实施例中，该钙硅酸盐颗粒1的颗粒为纳米颗粒，在具体实施例中，该钙硅酸盐颗粒1的粒径为10-200nm。在另一实施例中，所述复合钙硅基生物材料粒径为纳米级，如具体为10-200nm。上述复合钙硅基生物材料所含的聚合物基团2与钙硅酸盐颗粒1表面的键合指的是聚合物基团2是通过化学键结合在钙硅酸盐颗粒1表面上，从而使得聚合物基团2起到功能性修饰的作用。在一实施例中，该聚合物基团2为聚乙二醇-聚乙烯亚胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺-胺型树枝状聚合物、聚乙二醇-胺型树枝状聚合物基团中的至少一种。选用该类的聚合物基团对钙硅酸盐颗粒1表面进行功能化修饰，从而使得本专利技术实施例复合钙硅基生物材料的生物活性更高，而且能够有效提高本专利技术实施例复合钙硅基生物材料的粒度均匀性和分散性，使得其粒度可控，避免材料发生团聚而影响其临床应用，而且该类聚合物基团安全无毒。在一实施例中，本专利技术实施例复合钙硅基生物材料中的上述聚合物基团2与钙硅酸盐颗粒1的质量比为1：(0.1-1000)，优选为1：(10～1000)。通过优化两者的比例，实现优化聚合物基团2对钙硅酸盐颗粒1表面的功能化修饰效果，从而使得本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合钙硅基生物材料，包括钙硅酸盐颗粒，其特征在于：在所述钙硅酸盐颗粒表面还键合有聚合物基团。

【技术特征摘要】
1.一种复合钙硅基生物材料，包括钙硅酸盐颗粒，其特征在于：在所述钙硅酸盐颗粒表面还键合有聚合物基团。
2.根据权利要求1所述的复合钙硅基生物材料，其特征在于：所述聚合物基团为聚乙二醇-聚乙烯亚胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺-胺型树枝状聚合物、聚乙二醇-胺型树枝状聚合物基团中的至少一种；和/或
所述聚合物基团与钙硅酸盐颗粒的质量比为1：(0.1～1000)。
3.根据权利要求1或2所述的复合钙硅基生物材料，其特征在于：所述钙硅酸盐颗粒粒径为纳米级；和/或
所述复合钙硅基生物材料粒径为纳米级。
4.一种复合钙硅基生物材料的制备方法，包含如下步骤：
将可溶性钙盐溶液与有机相进行乳化处理，形成含有可溶性钙盐的微乳液A；
将R-乙氧基硅烷聚合物加入至所述微乳液A中，继续进行乳化处理，使得乙氧基硅烷基团与钙离子发生反应生成R-钙硅酸盐；其中，R为聚合物基团。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在向所述微乳液A中加入R-乙氧基硅烷聚合物之前，还包括向所述微乳液A中加入正硅酸四乙酯并进行乳化处理并反应，形成微乳液B，所述R-乙氧基硅烷聚合物是加入所述微乳液B中；其中，所述可溶性钙盐相对所述正硅酸四乙酯或所述正硅酸四乙酯与R-乙氧基硅烷聚合物的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志勇，赵静，刘鸿，谭燕，郑海荣，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44