生物材料、其制备和用途制造技术

具有通过ＢＥＴ法测得的０．８至４纳米的平均孔径的非晶态或结晶态的氧化钙－二氧化硅复合生物材料，其中该生物材料的氧化钙－二氧化硅含量为至少８０重量％，余量为任选一种或更多种其它材料且其中氧化钙与二氧化硅的摩尔比为至少０．１。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有特定平均孔径的氧化钙-二氧化硅复合生物材料，涉及其制备方法及其用途。背景磷灰石是生物系统生成并使用的矿物。名称磷灰石是指一组磷酸盐矿物，包括羟基磷灰石、氟代磷灰石和氯代磷灰石(分别在晶格中具有高的羟基、氟阴离子和氯阴离子浓度)。这三种最常见的磷灰石类型的混合物的化学式是Ca5(P04)3(OH, F, Cl)。羟基磷灰石是牙釉质的主要组分和骨材料的主要组分。其是天然出现的磷灰石形式，具有式Ca5(P〇4)3OH (通常写作Ca1Q(P04)6(OH)2,以表明该晶胞包含两个分子)。通常，羟基磷灰石具有大约60纳米宽和几微米长的棱柱形。该棱形微晶通常以高度有序的方式排列。已知使用羟基磷灰石作为骨替代材料和作为金属植入物的涂层以促进骨头向内生长，例如生长到假体植入物中。在植入物表面上新形成的羟基磷灰石有助于刺激细胞分泌生长因素和促进新组织生长以形成与植入物的良好结合。在需要再矿化时，例如在牙釉质和骨头的再矿化中，即为了治疗骨质疏松症，也已知使用羟基磷灰石。术语再矿化是指贫化的矿物含量的恢复。因此，提供诱发羟基磷灰石形成的组合物和方法相当有意义。通过以给定比率和高于600。C的温度烧结各种磷酸钓化合物，可以形成结晶羟基磷灰石。随后可以将结晶羟基磷灰石研磨成粉并与聚合物基质掺合以用作牙齿或骨头植入物。在使用时，结晶鞋基磷灰石溶解在体液中并在牙齿或骨头上或中诱发新羟基磷灰石的形成。但是，该方法非常緩慢且新羟基磷灰石的形成花费长时间，通常几个月到 一年。在试图加速羟基磷灰石形成时，开发出新型胶接体系。例如，US-4，612,053描述了包含磷酸四钙(Ca4(P04)20)和至少一种其它微溶磷酸钙固体，如无水磷酸二4丐(CaHP04)的胶接体系。该胶粘剂在与磷酸钠溶液混合时形成羟基磷灰石。但是，该胶粘剂在形成羟基磷灰石时产生大量热，这损害周围组织。另外，该胶粘剂昂贵且难以制造。在试图提高生物活性和新骨头向内生长时，也已经开发出多孔生物材料。将多孔材料根据其尺寸分成几类。例如，微孔材料具有小于2纳米的孔径，中孔材料具有2至50纳米的孔径，大孔材料具有大于50纳米的孔径。多孔生物材料的类型的实例是多孔生物活性玻璃。生物活性玻璃包含Si02、 CaO、 P205、 Na20和少量其它氧化物。生物活性玻璃通常具有基础化学式CaO-P205-Na20-Si02。生物活性玻璃可以通过熔体法或通过溶胶-埃是胶加工法制造(参见，例如Hench, J. Am.Ceram. Soc, 81, 7, 1705-28, (1998)和Hench, Biomaterials, 19 (1998),1419-1423 )。生物活性玻璃已知结合到活体骨头上。当生物活性玻璃浸在体液中时，钙和磷酸根离子被认为从生物活性玻璃迁移以形成富含磷酸4丐的表面层。由于钙离子流失，富含磷酸钓的表面下方的层变得越来越富含二氧化硅。在暴露在水中时，二氧化硅形成Si-OH键。羟基吸引4丐离子且钙离子吸引磷酸根离子以沉淀和转化成更稳定的羟基磷灰石(如Kokubo建i义的那才羊，Apatite formation on surface of ceramics metals (陶资金属表面上的磷灰石形成)，Acta mater.,第46巻，No. 7,2519-2527, 1998 )。由此，在生物活性玻璃上形成羟基磷灰石层。细胞随后粘附到羟基磷灰石层上并逐渐牢固附着到生物活性玻璃上以沉积细胞外基质。该基质矿化以与骨组织连接。由此，骨头结合到生物活性玻璃上。US-B-6，338,751描迷了包括生物活性和生物相容的玻璃微粒的生物活性玻璃组合物，该玻璃微粒含有40至60。/。SiO2、 10至30。/。CaO、 10至35% Na20、 2至8% P205、 0至25% CaF2和0至10% B203 (其中百分比按重量计)，具有小于90微米的粒度范围，并包括有效牙本质小管堵塞量的小于大约IO微米的粒子。US-A-2004/0087429描述了包含30至60摩尔。/oCaO、 40至70摩尔。/oSiCb和20摩尔％或更少Na20的生物活性玻璃及其在骨修复材料中的用途。WO-A-2005/063185描述了包含生物活性玻璃粒子的非水组合物。该生物活性玻璃可以包含40至86% SiO2、0至35% Na20、4至46% CaO和1至15%P205 (其中百分比按重量计)。CN-1554607描述了通过使用表面活性剂和聚合物珠的表面活性剂自组装和溶胶-凝胶法制成的中孔和大孔生物玻璃。该方法中所用的表面活性剂是EO20PO70EO20( P123 )、 EO106PO70EO106( F127 )、 EO132PO50EO132(F108) 、 EO20PO30EO20 (P65)和E026P039E026 ( P85 ),其中EO是聚(环氧乙烷)且PO是聚(环氧丙烷)。该方法中所用的聚合物珠是聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸丁酯。制成的玻璃包括磷酸根离子。使用表面活性剂P123、 P65和P85制成的玻璃分别具有4.6纳米、5.1纳米和6.0纳米的平均孔径。Hench等人(Journal of Sol-Gel Science and Technology, 7, 59-68，1996 )描述了具有不同孔径的凝胶-二氧化硅玻璃并指出较大孔径是优选的。Yu等人(Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43, 5980-5984 )描述了制造高度有序的中孔生物活性玻璃的方法。该方法包括将非离子型嵌段共聚物、原硅酸四乙酯(TEOS)、硝酸4丐、磷酸三乙酯和盐酸溶解在乙醇中并将该溶液在室温下搅拌以制造溶胶。该溶胶随后经受蒸发引发的自组装(EISA)法，并将干燥凝胶在700。C下煅烧以获得中孔生物活性玻璃。使用非离子型嵌段聚合物作为结构导向剂以提供所需孔径和结构。所用非离子型嵌段共聚物是EO20PO70EO20 (P123) 、 EO106PO70EO106(F127)和E039B047E039 (B50-6600),其中EO是聚(环氧乙烷)，PO是聚(环氧丙烷)且BO是聚(环氧丁烷)。由该方法形成的中孔玻璃明显均匀并具有4至7纳米的孔径。Yu等人指出，由该方法形成的中孔玻璃具有优异的体外成骨生物活性。已知使用其它表面活性剂作为用于形成中孔和微孔材料的结构导向剂。例如，溴化十六烷基三甲铵(CTAB)已知作为中孔二氧化硅中的致孔分子(或结构导向剂)(参见S. Mann等人.，Adv. Mater. 2002, 14, No.11,6月5日，第1至14页)。Stucky等人(Science,第279巻，1998,第548-552页)描述了使用阳离子型十六烷基三曱铵表面活性剂制造具有2至3纳米的均匀孔径的MCM-41 (具有六方多孔结构的中孔二氧化硅)。Stucky等人也指出，使用两性嵌段共聚物作为有机结构导向剂可以形成具有最多30纳米的可调大均匀孔径的良好排序的六方中孔二氧化硅结构。Holmberg等人(Soft Matter., 2005, 1, 219-226 )描述了使用阳离子上述现有技术文献无一公开平均孔径为0.8至4纳米的氧化钙-二氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有通过ＢＥＴ法测得的０．８至４纳米，优选２至４纳米，更优选２至３．５纳米，尤其优选２至３纳米的平均孔径的非晶态或结晶态的氧化钙－二氧化硅复合生物材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】CN 2006-8-1 PCT/CN2006/0019321.具有通过BET法测得的0.8至4纳米，优选2至4纳米，更优选2至3.5纳米，尤其优选2至3纳米的平均孔径的非晶态或结晶态的氧化钙-二氧化硅复合生物材料。2. 根据权利要求1的氧化钙-二氧化硅复合生物材料，其中平均孔 径为1至2.7纳米，优选为1.35至2.45纳米。3. 根据权利要求1或2的氧化钙-二氧化硅复合生物材料，其基本 不含磷酸根离子。4. 根据前述权利要求任一项的氧化妈-二氧化硅复合生物材料，其 为粉末形式。5. 具有通过BET法测得的0.8至4纳米的平均孔径的非晶态或结晶 态的氧化钙-二氧化硅复合生物材料的制备方法，其中该生物材料的氧化 钙-二氧化硅含量为至少80重量％,余量为任选一种或更多种其它材料 且其中氧化钙与二氧化硅的摩尔比为至少0.1,该方法包括下列步骤(i) 在含水溶剂存在下在溶液中合并钙盐、有机或无机二氧化硅前 体，如硅酸盐或硅酸四(烷基)酯，和结构导向剂，由此发生硅酸四(烷基) 酯的水解，从而形成溶胶；(ii) 从溶胶中分离固体；和(iii) 煅烧分离出的固体。6. 根据权利要求5的方法，其中该硅酸四(烷基)酯选自原硅酸四曱 酯和原石圭酸四乙酯。7. 根据权利要求6的方法，其中二氧化硅前体是有机前体，其是原 硅酸四乙酯形式的硅酸四(烷基)酯。8. 根据权利要求5至7任一项的方法，其中4丐盐选自硝酸4丐、氟化 4丐和氯化4丐。9. 根据权利要求5至8任一项的方法，其中结构导向剂选自式 CnH2n+1N(CH3)3X的表面活性剂，其中X是溴或氯且n是8、 10、 12、 14或16,式QnH2mwNH2的表面活性剂，其中m是8、 10、 12、 14、 16 或18, PluronicF88⑧和Tetronic 908⑧及其混合物。10. 根据权利要求9的方法，其中结构导向剂选自溴化十六烷基三 甲铵、Pluronic F88 、 Tetronic 908⑧和十二烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：MF布特勒，M赫彭斯塔尔巴特勒，Y邓，沈绍典，朱桂波，
申请(专利权)人：荷兰联合利华有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]