一种生物活性硅再生医学材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物医药新材料领域，尤其涉及一种生物活性硅再生医学材料及其制备方法。该材料包括：纳米级的二氧化硅粒子堆积而成的具有多孔结构的支架，及均匀分布于该支架中的钙和磷元素，是具有生物活性的磷硅酸钙化合物；其比表面积为200‑350㎡/g；该材料组成摩尔百分比为SiO

A kind of bioactive silicon regenerative medical material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种生物活性硅再生医学材料及其制备方法
本专利技术涉及生物医药新材料领域，尤其涉及一种生物活性硅再生医学材料及其制备方法。
技术介绍
具有生物活性的新材料，一直以来是医用材料领域的研究重点，相对于高分子医用材料会引起排异、金属医用材料会带来热坏死等副作用，无机非金属生物活性材料由于安全性高而更被人们接受。其中研究比较成熟的是，依赖于硅的稳定性而开发的无机硅类生物活性材料，包括传统的采用玻璃熔制工艺制造的生物活性玻璃；以及近期发展起来的采用水解有机硅氧烷，以溶胶-凝胶工艺制造的生物活性硅类材料；后者由于工艺更环保、性能更优异而成为研发热点。目前的溶胶凝胶法工艺，都是采用水解正硅酸乙酯等有机硅类原料来作为硅前驱体而实现的，但正硅酸乙酯水解过程，存在与水互溶性差、且水解过程需要酸性环境或碱性环境作催化等困难；为了增加其与水的互溶性，一般会采用醇类试剂预溶解，因此增加了原料成本，且需要增加醇类溶剂的回收系统，增加了设备成本及环境污染风险；在催化过程中，采用酸催时，酸对设备腐蚀严重，采用碱催化时，水解过程属于二氧化硅与其他组分共沉淀反应的过程，材料的均匀性受到影响，且成型材料的比表面积小。因此，在生物活性硅的合成过程中，寻找一种更方便快捷、更安全的硅前驱体，代替正硅酸乙酯等有机类硅源很有必要。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的问题，提供一种以二氧化硅溶胶为硅前驱体代替正硅酸乙酯等有机硅类，合成生物活性硅的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种生物活性硅再生医学材料，包括：纳米级的二氧化硅粒子堆积而成的具有多孔结构的支架，以及均匀分布于所述支架中的钙和磷元素，是具有生物活性的磷硅酸钙化合物；所述材料的比表面积为200-350㎡/g；所述生物活性硅再生医学材料生物活性硅再生医学材料组成通过SiO2、P2O5、CaO的摩尔百分比表示，为SiO2含量28.5-81％、P2O5含量2.7-14.0％、CaO含量16.2-57.5％。在优选的实施方式中，所述生物活性硅再生医学材料生物活性硅再生医学材料由包括以下摩尔份数的原料通过溶胶凝胶法制备得到：二氧化硅溶胶25-75份，磷酸酯类5-15份，表面活性剂0.01-0.2份，含钙盐类15-50份，pH调节剂0.5-1.5份。在优选的实施方式中，所述二氧化硅溶胶为纳米级二氧化硅溶胶；优选地，所述二氧化硅溶胶是中性二氧化硅溶胶，优选所述中性二氧化硅溶胶的pH＝7.0-8.5；或：酸性二氧化硅溶胶，优选所述酸性二氧化硅溶胶的pH＝2.0-4.0。在优选的实施方式中，所述磷酸酯类是甘油磷酸酯、肌醇六磷酸酯、和月桂基磷酸单酯中的至少一种；优选为：甘油磷酸酯与肌醇六磷酸酯，甘油磷酸酯与月桂基磷酸单酯两种组合中的至少一种。在优选的实施方式中，所述表面活性剂为PEG-40、PEG-60、和氢化蓖麻油中的至少一种；优选为：PEG-40与氢化蓖麻油，PEG-60与氢化蓖麻油两种组合中的至少一种。在优选的实施方式中，所述钙盐为硝酸钙、氯化钙、和乙酸钙中的至少一种。在优选的实施方式中，所述pH调节剂为氨水或稀盐酸溶液的一种；优选地，所述稀盐酸溶液的浓度为1mol/L。上述任意一项所述的生物活性硅再生医学材料生物活性硅再生医学材料的制备方法，包括如下步骤：总混合溶液配制步骤：在反应器中加入所述二氧化硅溶胶、表面活性剂、磷酸酯类、含钙盐类，得到总混合溶液；凝胶制备步骤：用pH调节剂将所述总混合溶液的pH值调节至4.5-6.5，然后在30-50℃，优选为40℃下陈化6-12h，得到凝胶；烘烤和煅烧步骤：将所述凝胶破碎之后，在80-120℃烘烤18-30h，优选为24h至含水量不超过所述凝胶的质量的5％；然后再在500-550℃下煅烧40-90min，优选为60min，得到所述生物活性硅再生医学材料。在优选的实施方式中，分步骤一：依次在反应器中加入所述二氧化硅溶胶、表面活性剂，混匀后得到混合溶液A；分步骤二：向所述混合溶液A中加入所述磷酸酯类，加热至40-50℃搅拌20-40min，优选为30min，得到混合溶液B；分步骤三：向所述混合溶液B中加入所述含钙盐类所配制成的饱和水溶液，搅拌40-90min，优选为60min，得到总混合溶液。本专利技术相对于现有技术具有以下优点：1、本专利技术是以二氧化硅溶胶为硅前驱体的生物活性硅再生医学材料的制备方法，解决了在以正硅酸乙酯等为硅前驱体合成生物活性硅再生医学材料过程中需要使用溶剂且溶剂回收难、生产周期长、催化剂对设备腐蚀大等问题，且由于引入了具有大比表面积的二氧化硅溶胶，合成了具有更大比表面积的生物活性硅再生医学材料，使得生物活性更强。2、本专利技术的操作方法简单，易于实现，配方包括：二氧化硅溶胶、磷酸酯类、表面活性剂、含钙盐类、pH值调节剂等，将二氧化硅溶胶与磷酸酯类、及钙盐溶液以特定比例合成。3、本专利技术的材料在烘干煅烧过程中保持固定了二氧化硅溶胶的多孔结构，形成的材料具有超大的比表面积，使得材料具有生物活性。4、本专利技术的合成过程无需大量溶剂，陈化及烘干过程时间短，生产效率高，保证了工艺更安全、节能、环保。附图说明图1为实施例1-实施例5的样品在模拟体液中矿化前及矿化后的XRD检测对比图图2a和图2b分别为本专利技术实施例2样品在模拟体液中矿化前(图2a)及矿化后(图2b)的SEM图。图3a和图3b分别为本专利技术对比例样品在模拟体液中矿化前(图3a)及矿化后(图3b)的SEM图。具体实施方式第一方面，本专利技术提供一种生物活性硅再生医学材料。上述生物活性硅再生医学材料为二氧化硅溶胶结合钙和磷元素组成的具有生物活性的磷硅酸钙化合物，材料由纳米级的二氧化硅粒子堆积而成的具有多孔结构做支架，钙、磷元素均匀分布其中。所述材料的比表面积为200-350㎡/g(例如：200㎡/g、210㎡/g、220㎡/g、240㎡/g、250㎡/g、270㎡/g、300㎡/g、330㎡/g、350㎡/g)，优选为205-310㎡/g。优选地，上述二氧化硅溶胶的比表面积为200-350㎡/g，例如200、210、220、240㎡/g、250㎡/g、270㎡/g、300㎡/g、330㎡/g、350㎡/g。优选地，上述生物活性硅再生医学材料组成通过SiO2、P2O5、CaO的摩尔百分比表示，为SiO2含量28.5-81％(例如：28.5％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、81％)、P2O5含量2.7-14.0％(例如：2.7％、3％、5％、10％、12％、14％)、CaO含量16.2-57.5％(例如：16.2％、17％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、57.5％)。上述生物活性硅再生医学材料由包括以下摩尔份数的原料制备得到：示例性地，上述二氧化硅溶胶(以硅含量计)的摩尔份数可以为25、30、35、40、45、50、55、60、70、75份中任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物活性硅再生医学材料，其特征在于：所述生物活性硅再生医学材料生物活性硅再生医学材料包括：纳米级的二氧化硅粒子堆积而成的具有多孔结构的支架，以及均匀分布于所述支架中的钙和磷元素，是具有生物活性的磷硅酸钙化合物；所述材料的比表面积为200-350㎡/g；所述生物活性硅再生医学材料组成通过SiO

【技术特征摘要】
1.一种生物活性硅再生医学材料，其特征在于：所述生物活性硅再生医学材料生物活性硅再生医学材料包括：纳米级的二氧化硅粒子堆积而成的具有多孔结构的支架，以及均匀分布于所述支架中的钙和磷元素，是具有生物活性的磷硅酸钙化合物；所述材料的比表面积为200-350㎡/g；所述生物活性硅再生医学材料组成通过SiO2、P2O5、CaO的摩尔百分比表示，为SiO2含量28.5-81％、P2O5含量2.7-14.0％、CaO含量16.2-57.5％。


2.根据权利要求1所述的生物活性硅再生医学材料，其特征在于：所述生物活性硅再生医学材料生物活性硅再生医学材料由包括以下摩尔份数的原料通过溶胶凝胶法制备得到：





3.根据权利要求2所述的生物活性硅再生医学材料，其特征在于：所述二氧化硅溶胶为纳米级二氧化硅溶胶；
优选地，所述二氧化硅溶胶是中性二氧化硅溶胶，优选所述中性二氧化硅溶胶的pH＝7.0-8.5；或：酸性二氧化硅溶胶，优选所述酸性二氧化硅溶胶的pH＝2.0-4.0。


4.根据权利要求2所述的生物活性硅再生医学材料，其特征在于：所述磷酸酯类是甘油磷酸酯、肌醇六磷酸酯、和月桂基磷酸单酯中的至少一种；优选为：甘油磷酸酯与肌醇六磷酸酯，甘油磷酸酯与月桂基磷酸单酯两种组合中的至少一种。


5.根据权利要求2所述的生物活性硅再生医学材料，其特征在于：所述表面活性剂为PEG-40、PEG-60、和氢化蓖麻油中的至少一种；优选为：PEG-40与氢化蓖麻油，PEG-60与氢化蓖麻油两种组合中的至少一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡方，郭创洲，仇越秀，
申请(专利权)人：北京幸福益生再生医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11