一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法技术

一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法，将Fe3O4磁性功能相和生物活性玻璃陶瓷前驱体相分别与高纯碳粉按一定比例复合，然后再将与碳粉复合后的粉体混合均匀，制备成浆料，采用有机海绵浸渍成型并干燥后，以少量碳粉包埋，在普通箱式电阻炉中高温煅烧后淬冷、清洗，制得磁性生物活性玻璃陶瓷。本发明专利技术制得的材料在组织安全磁场下有很强的生热能力，如在342kHz，1×10

A preparation method of a high yield ratio of magnetic bioactive glass ceramics

A preparation method of a high yield ratio of magnetic bioactive glass ceramics, Fe3O4 magnetic functional and bioactive glass ceramic precursor phase respectively with high purity carbon composite according to a certain proportion, and then the composite powder and carbon powder after mixing, preparation into slurry, using sponge dip forming machine and after drying. With a small amount of toner embedded in high-temperature calcination ordinary box type resistance furnace after quenching, cleaning, preparation of magnetic bioactive glass ceramics. The material obtained by the invention has strong heat generating ability under the safe magnetic field of the tissue, such as in 342kHz, 1 x 10.

【技术实现步骤摘要】
一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法
本专利技术涉及生物医用材料
，具体涉及一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法。
技术介绍
具有磁性的生物活性玻璃陶瓷，被认为是一种较理想的可以在骨肿瘤切除后进行骨肿瘤辅助治疗的生物材料。这是由于：一方面，该类材料是一种具有良好生物相容性的生物活性玻璃陶瓷，其具有良好的生物活性，具有骨修复修复功能。在生理环境下，其可以与体液发生离子交换，生成与人体骨骼相类似的羟基磷灰石层，与骨组织形成骨性键合，达到增强和修复缺损骨组织的目的，预防骨肿瘤切除后大面积骨组织缺损所致的骨折或骨不连；另一方面，这类材料具有磁性，在交变磁场作用下，其能吸收交变磁场的能量转化成热能，加热病变组织。利用肿瘤细胞比正常细胞对热更敏感的特点，在加热时会杀死或杀伤肿瘤细胞而不伤害正常细胞，预防术后肿瘤的复发与转移，特别对于那些对放疗和化疗都不敏感的骨肿瘤的术后治疗，该法无疑带来了新的希望。而由于是精确定位于植入病灶部位，可实现靶向热疗，副作用小，被誉为“绿色疗法”。同时，磁性生物玻璃陶瓷亦可以制备成多孔结构，可负载上化疗药物，实现化疗药物的靶向释放，减少化疗药物的使用剂量，降低毒副作用，并且若将热疗与化疗联用，还可以增强疗效。此外由于具有磁性，有研究还指出可以将该类该材料可作为造影剂和示踪剂等应用于临床。因此，磁性生物活性玻璃陶瓷的制备与研究受到关注。对于磁性生物活性玻璃陶瓷而言，磁生热性能是至关重要的一个指标。强的磁生热性能、在交变磁场下高的产热比可以在较短时间达到疗效，减少组织暴露在交变磁场中的时间，降低灼伤风险和其他副作用。但是作为要行使多重功能的磁性生物活性玻璃陶瓷来说，使其具有良好的磁生热性能则是这类材料制备的一个难点。这是因为为复合材料提供生物活性的物质来自生物玻璃陶瓷基体中的Ca、Si和P等元素，在高温下他们极容易与来自磁性功能相中的Fe元素发生反应，消耗掉给材料提供磁性的物质，从而降低复合材料的磁性，直接影响到材料的磁生热能力，影响疗效。为了制备出具有良好磁性的生物活性玻璃陶瓷，目前通常采用两种方法。其一：采用高温熔融法，将各玻璃组分的各固相原料熔融到1500℃左右，然后淬火，退火，在氮气气氛保护下析出晶体。这种方法能耗高，周期长，且制得的材料比表面积低，生物活性低；其二：采用溶胶-凝胶法制备生物玻璃后与磁性功能相复合，在诸如氢气等还原气氛保护下煅烧，利用气体的强还原作用，保证磁性功能相不被氧化，以获得良好磁性。该法制得的材料磁性和生物活性相对较好，但是还原性气氛的使用致使整个工艺过程风险很高，危险系数高，因为稍有不慎很容易引发爆炸危险，造成重大财产损失和人身伤害，同时，该工艺还需要气氛炉等特殊设备，制备条件要求很高，投入大，成本高。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中存在的问题，提供一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法，制备的磁性生物活性玻璃陶瓷在人体安全交变磁场下，具有良好的磁生热性能、高产热比。本专利技术为解决上述问题所采用的技术方案为：一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法，包括以下步骤：步骤一、取生物活性玻璃陶瓷前驱体和碳粉，将生物活性玻璃陶瓷前驱体和碳粉按照1：0.1~1：2的质量比进行混合，并研磨均匀，制得改性复合物A，备用；步骤二、取Fe3O4和碳粉，将Fe3O4和碳粉按照1：0.1~1：2的质量比进行混合，并研磨均匀，制得改性复合物B，备用；步骤三、按照Fe3O4占Fe3O4与生物活性玻璃陶瓷前驱体总质量29%~30%的比例，将上述步骤二所制得的改性复合物B加入到上述步骤一制得的改性复合物A中，混合均匀，制得改性复合物C，备用；步骤四、将步骤三制备的改性复合物C中加入占改性复合物C质量1%的聚乙烯醇溶液，混合混匀，制备成固含量为60%的浆料；步骤五、采用有机泡沫浸渍工艺对步骤四制得的浆料进行浸渍，真空40℃干燥24h，制得混合物素胚，备用；步骤六、用碳粉包埋步骤五制得的混合物素胚，煅烧后淬冷、清洗，制得磁性生物活性玻璃陶瓷。本专利技术中，步骤六中煅烧工艺为：用碳粉包埋步骤五制得的混合物素胚，然后放入箱式电阻炉，以2℃/min的升温速率升温至1135℃，煅烧2h后，在800~850℃取出淬冷。本专利技术中，步骤一中的生物活性玻璃陶瓷前驱体由前驱体溶液凝胶煅烧而成，所述前驱体凝胶由正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、硝酸钙、硝酸镁、乙醇和去离子水混合而成，其中，正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、硝酸钙、硝酸镁的质量比为550~650：200~300：850~950：100~200；前驱体溶液中外加硝酸溶液，使前驱体溶液的pH值为2。优选的，正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、乙醇、硝酸钙、硝酸镁、去离子水的比例为550~650mg：200~300mg：1mL：850~950mg：100~200mg：1mL；所述硝酸溶液的浓度为2mol/L。本专利技术中，步骤一中生物活性玻璃陶瓷前驱体的制备方法为：（1）、按照质量比称取正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、硝酸钙和硝酸镁，然后将称量好的正硅酸乙酯、磷酸三乙酯完全溶解在乙醇中，搅拌30min，备用；（2）、将称量好的硝酸钙、硝酸镁完全溶解在去离子水中，备用；（3）、将步骤（2）制备的溶液加入到步骤（1）制备的溶液中，使用硝酸溶液调节其pH值至2，将所得溶液搅拌2h，制得溶胶，备用；（4）、将步骤（3）制得的溶胶于室温陈化24h，110℃干燥12h，制得干凝胶，备用；（5）、将步骤（4）所制得的干凝胶在马弗炉中850℃煅烧2h，所得粉体过筛300目，制得生物活性玻璃陶瓷前驱体。本专利技术中，步骤二中所采用的Fe3O4是由FeSO4和FeCl3的去离子水溶液，经氢氧化钠溶液调节溶液pH后高温反应制备而成，其中，FeSO4、FeCl3的质量比为：330~335：490~495。优选的，FeSO4、FeCl3、去离子水的比例为330~335mg：490mg~495mg：8mL；所述氢氧化钠溶液的浓度为2mol/L。本专利技术中，步骤一中Fe3O4的制备方法为：1）、按照质量比称取FeSO4、FeCl3，然后将称量好的FeSO4、FeCl3溶解在去离子水中，搅拌至完全溶解，备用；2）、用氢氧化钠溶液调节步骤1）制得的溶液的pH至6.5，搅拌30min，制得悬浊液，备用；3）、将步骤2）制得的悬浊液放入水热反应釜中，在160℃下反应6h；4）、分离步骤3）所得沉淀，去离子水洗涤至中性，乙醇洗涤三次，再将洗涤后的Fe3O4放入真空干燥箱中，在80℃下干燥6h，制得Fe3O4。有益效果：本专利技术将Fe3O4磁性功能相和生物活性玻璃陶瓷前驱体相分别与高纯碳粉按一定比例复合，然后再将与碳粉复合后的粉体混合均匀，制备成浆料，采用有机海绵浸渍成型并干燥后，以少量碳粉包埋，在普通箱式电阻炉中高温煅烧；利用碳在低温下在材料中的阻隔作用，在高温下碳的隔绝以及还原保护作用等诸多因素，减少材料基体相和磁性功能相之间的相互影响，使复合材料中的四氧化三铁磁性功能相对大部分得以保存，不被氧化，从而制得的材料具有强的磁生热性能，在人体安全的磁场大小下即具有高的产热比值，本专利技术制得的材料在组织安全磁场下有很强的生热能力，如在342kHz，1×103A的交变磁场下产热比最高可以高达10w/g，高于同类产品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、取生物活性玻璃陶瓷前驱体和碳粉，将生物活性玻璃陶瓷前驱体和碳粉按照1：0.1~1：2的质量比进行混合，并研磨均匀，制得改性复合物A，备用；步骤二、取Fe3O4和碳粉，将Fe3O4和碳粉按照1：0.1~1：2的质量比进行混合，并研磨均匀，制得改性复合物B，备用；步骤三、按照Fe3O4占Fe3O4与生物活性玻璃陶瓷前驱体总质量29%~30%的比例，将上述步骤二所制得的改性复合物B加入到上述步骤一制得的改性复合物A中，混合均匀，制得改性复合物C，备用；步骤四、将步骤三制备的改性复合物C中加入占改性复合物C质量1%的聚乙烯醇溶液，混合混匀，制备成固含量为60%的浆料；步骤五、采用有机泡沫浸渍工艺对步骤四制得的浆料进行浸渍，真空40℃干燥24h，制得混合物素胚，备用；步骤六、用碳粉包埋步骤五制得的混合物素胚，煅烧后淬冷、清洗，制得磁性生物活性玻璃陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、取生物活性玻璃陶瓷前驱体和碳粉，将生物活性玻璃陶瓷前驱体和碳粉按照1：0.1~1：2的质量比进行混合，并研磨均匀，制得改性复合物A，备用；步骤二、取Fe3O4和碳粉，将Fe3O4和碳粉按照1：0.1~1：2的质量比进行混合，并研磨均匀，制得改性复合物B，备用；步骤三、按照Fe3O4占Fe3O4与生物活性玻璃陶瓷前驱体总质量29%~30%的比例，将上述步骤二所制得的改性复合物B加入到上述步骤一制得的改性复合物A中，混合均匀，制得改性复合物C，备用；步骤四、将步骤三制备的改性复合物C中加入占改性复合物C质量1%的聚乙烯醇溶液，混合混匀，制备成固含量为60%的浆料；步骤五、采用有机泡沫浸渍工艺对步骤四制得的浆料进行浸渍，真空40℃干燥24h，制得混合物素胚，备用；步骤六、用碳粉包埋步骤五制得的混合物素胚，煅烧后淬冷、清洗，制得磁性生物活性玻璃陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤六中煅烧工艺为：用碳粉包埋步骤五制得的混合物素胚，然后放入箱式电阻炉，以2℃/min的升温速率升温至1135℃，煅烧2h后，在800~850℃取出淬冷。3.根据权利要求1所述的一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤一中的生物活性玻璃陶瓷前驱体由前驱体溶液凝胶煅烧而成，所述前驱体凝胶由正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、硝酸钙、硝酸镁、乙醇和去离子水混合而成，其中，正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、硝酸钙、硝酸镁的质量比为550~650：200~300：850~950：100~200；前驱体溶液中外加硝酸溶液，使前驱体溶液的pH值为2。4.根据权利要求3所述的一种高产热比磁性生物活性玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、乙醇、硝酸钙、硝酸镁、去离子水的比例为550~650mg：200~300mg：1mL：850~950mg：100~200mg：1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光大，赵三团，张楠，张开丽，李景华，麻开旺，景爱华，梁高峰，谢蟪旭，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41