【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医用材料领域，具体涉及的是一种与丙烯酸树脂具有良好界面相容性的强矿化生物活性玻璃及其制备方法和应用。
技术介绍
1、生物活性玻璃是一类非晶态无机生物医用材料，可用于软硬组织的修复，在临床治疗中起到重要作用。尽管生物活性玻璃具有良好的生物相容性和生物活性，但它脆性大、强度低，在生理环境中抗疲劳破坏性能不理想。生物医用丙烯酸树脂具有较好的塑性、较高的韧性和强度，但其缺乏生物活性，组织修复效果不理想。生物活性玻璃与丙烯酸树脂复合可以整合二者的优点，获得兼具良好力学性能和生物医学性能的复合材料。
2、生物活性玻璃通常含有大量硅羟基，表现为亲水性，而丙烯酸树脂为疏水性，二者界面相容性较差，导致复合后材料的整体机械性能严重下降，不能满足使用要求。通过在生物活性玻璃表面接枝带有疏水基团的硅氧偶联剂分子可有效改善其与丙烯酸树脂的界面相容性，但这种疏水化处理易导致生物活性玻璃与体液浸润性变差，从而失去矿化能力，沦为普通无机填料而无法体现其优异的生物医学特性。因此，精确控制疏水改性程度，协调界面相容性和生物活性的矛盾成为关键难点。
3、目前，通常通过将生物活性玻璃及相应的硅氧偶联剂分散在溶剂中，或者二者直接接触，在催化剂促进下硅氧偶联剂进行水解缩合或酯交换反应，实现在生物活性玻璃表面接枝改性，达到疏水的效果。但以上方法难以实现生物活性玻璃表面改性度的精准控制，难以稳定制备兼具适宜界面相容性和生物活性的生物活性玻璃。
4、在无催化剂的条件下，硅氧偶联剂的水解是一个相对缓慢过程，有可能提供足够的时间
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种与丙烯酸树脂具有良好界面相容性的强矿化生物活性玻璃及其制备方法和应用，本专利技术的方法是一种生物活性玻璃可控疏水改性方法，制备的生物活性玻璃与丙烯酸树脂具有良好界面相容性且矿化能力强。本专利技术制得的生物活性玻璃经过精确控制表面亲水疏水特性，在提高其表面疏水性的同时维持了其生物活性，体现为其在模拟体液中具备与改性前大致等同的矿化能力，克服了其生物活性与界面相容性难以兼得的矛盾。
2、本专利技术首先提供了一种改性生物活性玻璃，其由包括如下组份的原料制成：生物活性玻璃、共溶剂、改性剂和水。
3、上述的改性生物活性玻璃中，所述生物活性玻璃为磷硅酸盐类生物活性玻璃；具体的，所述生物活性玻璃为45s5生物活性玻璃、58s生物活性玻璃、ph中性生物活性玻璃(psc)和a/w微晶玻璃等中的至少一种；
4、所述生物活性玻璃的粒径包括本领域已知所有常用粒径，如400目以下(直径小于30μm)；400～200目(直径30～70μm)；200～120目(直径70～120μm)；120～80目(直径120～200μm)等。
5、所述共溶剂对改性剂和水具有较好的亲和性，可以充分溶解或分散二者的混合物；优选地，所述共溶剂为乙醇、甲苯、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、二甲基亚砜(dmso)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和n,n-二甲基乙酰胺(dma)等中的至少一种。
6、所述改性剂需带有可水解官能团及不可水解的疏水性基团，因此可在表面水解缩合后赋予生物活性玻璃表面相对疏水的性质；具体的，所述改性剂可以选自本领域已知的各种硅氧偶联剂；优选地，所述改性剂为辛基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷等中的至少一种。
7、上述的改性生物活性玻璃中，所述生物活性玻璃、共溶剂、改性剂和水的质量比为10：9～100：1～10：1～10；具体可为10:90:10:10。
8、上述的改性生物活性玻璃中，所述生物活性玻璃的水接触角为35-43°，在10小时内可检测到显著矿化效果，且与丙烯酸树脂可均匀混合。
9、本专利技术还提供了上述改性生物活性玻璃的制备方法，包括如下步骤：将所述生物活性玻璃、共溶剂、改性剂和水混合，然后进行水解反应，得到所述改性生物活性玻璃。
10、所述制备方法具体包括如下步骤：将所述生物活性玻璃、共溶剂和水混合，然后加入改性剂进行水解反应，得到所述改性生物活性玻璃。
11、上述的制备方法中，所述水解反应的温度为0～50℃；具体可为室温(15～35℃)；
12、所述水解反应的时间为10～60h。
13、上述的制备方法中，当所述改性剂为3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷时，所述水解反应的时间为48～60h；
14、当所述改性剂为辛基三甲氧基硅烷时，所述水解反应的时间为12～24h；
15、当所述改性剂为十八烷基三甲氧基硅烷时，所述水解反应的时间为12～24h。
16、上述的制备方法在水解后还有将混合物进行离心、无水乙醇洗涤和干燥的步骤。
17、最后，本专利技术还提供了上述改性生物活性玻璃用作丙烯酸树脂填料中的应用。
18、本专利技术具有如下有益效果：
19、(1)本专利技术的生物活性玻璃相较于传统的生物活性玻璃具有更强的疏水性，表现出与丙烯酸树脂良好的界面相容性；
20、(2)本专利技术的生物活性玻璃在提高了自身疏水性的同时，其矿化能力并未受到显著影响，体现出良好的矿化能力；
21、(3)本专利技术提供了一种无催化剂的生物活性玻璃表面修饰方法，通过在共溶剂、改性剂、水三组分的协同作用下，即可实现对材料表面的精准高效修饰；由此制得的生物活性玻璃在保留了原有生物活性的同时又大幅改善了与丙烯酸树脂的相容性。
22、总之，本专利技术的生物活性玻璃的制备方法是一种无催化剂的水解缩合过程，即通过将改性剂溶解在共溶剂中，然后水解并最终缩合在生物活性玻璃表面，使得生物活性玻璃具备相对疏水的表面性质。本专利技术的生物活性玻璃的制备过程不涉及高温下的化学反应，工艺简单、普适性强、接枝效率可控，所得生物活性玻璃兼具适宜的表面疏水性及强矿化能力，有望用作丙烯酸树脂的生物活性填料。
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1.一种改性生物活性玻璃，其由包括如下组份的原料制成：生物活性玻璃、共溶剂、改性剂和水。
2.根据权利要求1所述的改性生物活性玻璃，其特征在于：所述生物活性玻璃为磷硅酸盐类生物活性玻璃；
3.根据权利要求2所述的改性生物活性玻璃，其特征在于：所述生物活性玻璃为45S5生物活性玻璃，58S生物活性玻璃，pH中性生物活性玻璃和A/W微晶玻璃中的至少一种；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的改性生物活性玻璃，其特征在于：所述生物活性玻璃、共溶剂、改性剂和水的质量比为10：9～100：1～10：1～10。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的改性生物活性玻璃，其特征在于：所述生物活性玻璃的水接触角为35°～43°。
6.利要求1-5中任一项所述的改性生物活性玻璃的制备方法，包括如下步骤：将所述生物活性玻璃、共溶剂、改性剂和水混合，然后进行水解反应，得到所述改性生物活性玻璃。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述水解反应的时间为10～60h。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：当
9.根据权利要求6-8中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法在水解后还有将混合物进行离心、无水乙醇洗涤和干燥的步骤。
10.权利要求1-5中任一项所述的改性生物活性玻璃用作丙烯酸树脂填料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种改性生物活性玻璃，其由包括如下组份的原料制成：生物活性玻璃、共溶剂、改性剂和水。
2.根据权利要求1所述的改性生物活性玻璃，其特征在于：所述生物活性玻璃为磷硅酸盐类生物活性玻璃；
3.根据权利要求2所述的改性生物活性玻璃，其特征在于：所述生物活性玻璃为45s5生物活性玻璃，58s生物活性玻璃，ph中性生物活性玻璃和a/w微晶玻璃中的至少一种；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的改性生物活性玻璃，其特征在于：所述生物活性玻璃、共溶剂、改性剂和水的质量比为10：9～100：1～10：1～10。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的改性生物活性玻璃，其特征在于：所述生物活性玻璃的水接触角为35°...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱东，李宝魁，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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