一種硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法：將摩爾百分比為44%的網(wǎng)絡(luò)外體和摩爾百分比為56%的網(wǎng)絡(luò)形成體組成的玻璃組分混合均勻；在溫度為1000～1400℃下熔融保溫0.5～1.5小時(shí)得到玻璃液；淬冷得到玻璃塊；將所得玻璃塊依次經(jīng)粗碎、細(xì)碎、篩分得到玻璃粉料；將所得到的玻璃粉料與乙基纖維素和無(wú)水乙醇按照質(zhì)量比為3:0.12:2.5的比例進(jìn)行混合；先將無(wú)水乙醇和乙基纖維素平磨混合，再放入玻璃粉料后得到玻璃料漿；將所制備的玻璃料漿與聚氨酯模板混合，然后擠出多余的料漿，制備出灌漿玻璃支架，干燥、燒結(jié)、冷卻得到硼酸鹽抗菌玻璃支架。本發(fā)明所制得的硼酸鹽抗菌玻璃支架抗菌效果優(yōu)良，不存在致生物耐藥性，具有可長(zhǎng)期緩釋抗菌，高溫穩(wěn)定抗菌，酸堿穩(wěn)定抗菌性能。
【專利說(shuō)明】一種硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]上世紀(jì)80年代美國(guó)學(xué)者Langer等提出了組織工程(tissue engineering)的再生醫(yī)學(xué)新概念，引起了醫(yī)學(xué)界和材料科學(xué)界的極大關(guān)注。組織工程是利用生物科學(xué)與工程科學(xué)的原理和方法，研究和開(kāi)發(fā)具有修復(fù)或改善人體組織、器官功能的新一代臨床應(yīng)用的取代物，用于代替組織或器官的一部分或全部功能。其中無(wú)機(jī)組織工程材料因具有機(jī)械性能好，生物相容性高，容易與周?chē)墓墙M織形成牢固的化學(xué)鍵合，而備受青睞。
[0003]生物組織工程材料植入到體內(nèi)，造成的細(xì)菌感染是不容忽視的問(wèn)題，現(xiàn)在解決這些問(wèn)題的手段一般是材料載藥方法。但是這種方法存在以下不足:細(xì)菌抗藥性，藥物突釋，不同生理環(huán)境下藥效變低等等。由于銀離子是性能良好的廣譜抗菌劑，并且不存在細(xì)菌抗藥性及藥效因環(huán)境而受到變化等優(yōu)點(diǎn)，因此制備一種含氧化銀的骨組織工程抗菌支架，在改善臨床應(yīng)用過(guò)程中的抗菌性能方面意義重大。另外有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道硼酸鹽生物玻璃因其具有很好的生物活性及生物相容性，而成為目前組織工程領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)之一。前期研究表明，由硼酸鹽玻璃制備的骨組織工程支架，具有優(yōu)良的生物活性及生物相容性及生物可降解性能，可以在支架表面形成類骨羥基磷灰石，有利于細(xì)胞的粘附與生長(zhǎng)，植入動(dòng)物體內(nèi)，能促進(jìn)骨修復(fù)與組織再生。由于玻璃是組成能大幅度調(diào)節(jié)的材料，在硼酸鹽玻璃中還可添加一些有利于細(xì)胞生長(zhǎng)的 營(yíng)養(yǎng)元素，如Sr, B等，植入體內(nèi)后，這些離子的釋放，對(duì)骨修復(fù)與組織再生等都能起到一定的促進(jìn)作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，容易操作，成本低廉。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供了一種硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法，包括以下步驟:
[0007]( I)玻璃粉料的制備
[0008]將摩爾百分比為44%的網(wǎng)絡(luò)外體和摩爾百分比為56%的網(wǎng)絡(luò)形成體組成的玻璃組分混合均勻，其中:網(wǎng)絡(luò)外體包括摩爾百分比為0.057~1.136%的抗菌金屬氧化物、摩爾百分比為30.682~31.761%的堿金屬氧化物和摩爾百分比為68.182%的堿土金屬氧化物；在溫度為1000~1400°C下熔融保溫0.5~1.5小時(shí)得到玻璃液；淬冷得到玻璃塊；將所得玻璃塊依次經(jīng)粗碎、細(xì)碎、篩分得到玻璃粉料；
[0009](2)玻璃料漿的制備
[0010]將步驟(1)所得到的玻璃粉料與乙基纖維素和無(wú)水乙醇按照質(zhì)量比為3:0.12:2.5的比例進(jìn)行混合；先將無(wú)水乙醇和乙基纖維素平磨混合30~60min，再放入玻璃粉料，平磨60~90min,轉(zhuǎn)磨30~60min后得到玻璃料衆(zhòng),轉(zhuǎn)速均為300rpm/min ；
[0011 ] (3)硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備
[0012]將步驟(2)所制備的玻璃料漿6ml與0.015g聚氨酯模板(50PPI，每英寸50孔，密度為0.015-0.025g)混合3~5min，然后擠出多余的料漿，制備出灌漿玻璃支架，在溫度為60°C下干燥10~20min，將灌漿玻璃支架燒結(jié)、冷卻得到硼酸鹽抗菌玻璃支架。
[0013]所述抗菌金屬氧化物為Ag20。
[0014]所述堿金屬氧化物包括Na2O和K2O,其摩爾比為(5.5~5.975):8。
[0015]所述堿土金屬氧化物包括CaO、SrO和MgO，其摩爾比為16:6:8。
[0016]所述網(wǎng)絡(luò)形成體為非金屬氧化物。
[0017]所述非金屬氧化物包括Si02、B2O3和P2O5，其摩爾比為18:36:2。
[0018]所述玻璃粉料的粒徑為0.05~50 μ m。 [0019]所述步驟(3)中的燒結(jié)是在程序控溫爐中進(jìn)行，以1.5°C /min升溫速度升到400~500°C之間，保溫60~90min ；以2.5°C /min升溫速度升到550~650°C之間，保溫120~150min，隨爐降溫冷卻。
[0020]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0021]1、本發(fā)明制備出的硼酸鹽玻璃支架，孔徑大小為200 μ m左右，抗壓強(qiáng)度較高，具有生物可降解性能，生物活性高，其外形結(jié)構(gòu)與人體的骨小梁結(jié)構(gòu)相似；另外本支架根據(jù)預(yù)設(shè)骨缺損模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，制備出形狀不同的抗菌生物活性玻璃支架，可用于制備骨填充物，骨科藥物載體材料。
[0022]2、本發(fā)明工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，容易操作，成本低廉，硼酸鹽抗菌玻璃支架的抗菌因子為Ag2O,抗菌材料具有長(zhǎng)期緩釋抗菌性能，無(wú)細(xì)菌耐藥性，高溫穩(wěn)定抗菌，酸堿穩(wěn)定抗菌性能。
[0023]3、本發(fā)明所得到的抗菌可降解硼酸鹽生物活性玻璃支架，能釋放出抗菌因子Ag離子或Ag2O,支架抗菌效果優(yōu)良，不存在致生物耐藥性，具有可長(zhǎng)期緩釋抗菌，高溫穩(wěn)定抗菌，酸堿穩(wěn)定抗菌性能。
[0024]4、本發(fā)明所得到的硼酸鹽抗菌玻璃支架是一類可降解的生物活性材料。
[0025]5、本發(fā)明所得到的硼酸鹽抗菌玻璃支架可根據(jù)預(yù)設(shè)骨缺損模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，制備出形狀不同的抗菌生物活性玻璃支架，可用于制備骨填充物、骨科藥物載體等材料。
[0026]6、本發(fā)明所制得的硼酸鹽抗菌玻璃支架抗菌效果優(yōu)良，不存在致生物耐藥性，具有可長(zhǎng)期緩釋抗菌，高溫穩(wěn)定抗菌，酸堿穩(wěn)定抗菌性能，生物可降解性能，生物活性高等等性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是實(shí)施例1所示硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法流程圖。
[0028]圖2是圖1所示硼酸鹽抗菌玻璃支架的示意圖。
[0029]圖3是圖1所示硼酸鹽抗菌玻璃支架的抗壓強(qiáng)度曲線示意圖。
[0030]圖4是實(shí)施例2所示硼酸鹽抗菌玻璃支架模擬體液浸泡前的SEM示意圖。
[0031]圖5是實(shí)施例2所示硼酸鹽抗菌玻璃支架模擬體液浸泡后的SEM示意圖。
[0032]圖6是硼酸鹽抗菌玻璃支架對(duì)大腸桿菌的抑制效果示意圖。
[0033]圖7是硼酸鹽抗菌玻璃支架對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果示意圖。[0034]圖8是浸泡后硼酸鹽抗菌玻璃支架對(duì)大腸桿菌的抑制效果示意圖。
[0035]圖9是浸泡后硼酸鹽抗菌玻璃支架對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果示意圖。
[0036]圖10是不同摻銀量硼酸鹽抗菌玻璃支架對(duì)大腸桿菌的抑制率示意圖。
[0037]圖11是不同摻銀量硼酸鹽抗菌玻璃支架對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制率果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0039]實(shí)施例1[0040]摻銀0.05%酸鹽抗菌玻璃支架的制備
[0041]如圖1所示，圖1是實(shí)施例1所示硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法流程圖。
[0042](I)玻璃粉料的制備
[0043]按照表1的硼酸鹽生物玻璃組成，稱取與金屬氧化物相應(yīng)的氧化物、氯化物、碳酸鹽、硫酸鹽和磷酸鹽作為玻璃配合料，原料的純度為分析純，混合均勻之后，將原始配料至于鉬金坩堝中1150°C，熔制lh。隨后淬冷得到玻璃塊；將所得玻璃塊依次經(jīng)橫式球磨機(jī)粗碎、氣流粉碎機(jī)細(xì)碎，并篩分得到最終粒徑為0.05-50 μ m的玻璃粉料。
[0044]表1
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)玻璃粉料的制備 將摩爾百分比為44%的網(wǎng)絡(luò)外體和摩爾百分比為56%的網(wǎng)絡(luò)形成體組成的玻璃組分混合均勻，其中:網(wǎng)絡(luò)外體包括摩爾百分比為0.057~1.136%的抗菌金屬氧化物、摩爾百分比為30.682~31.761%的堿金屬氧化物和摩爾百分比為68.182%的堿土金屬氧化物；在溫度為1000~1400°C下熔融保溫0.5~1.5小時(shí)得到玻璃液，淬冷得到玻璃塊；將所得玻璃塊依次經(jīng)粗碎、細(xì)碎、篩分得到玻璃粉料； (2)玻璃料漿的制備 將步驟(1)所得到的玻璃粉料與乙基纖維素和無(wú)水乙醇按照質(zhì)量比為3:0.12:2.5的比例進(jìn)行混合；先將無(wú)水乙醇和乙基纖維素平磨混合30~60min，再放入玻璃粉料，平磨60~90min,轉(zhuǎn)磨30~60min后得到玻璃料衆(zhòng)，轉(zhuǎn)速均為300rpm/min ； (3)硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備 將步驟(2)所制備的玻璃料漿6ml與0.015g聚氨酯模板混合3~5min，然后擠出多余的料漿，制備出灌漿玻璃支架，在溫度為60°C下干燥10~20min，將灌漿玻璃支架燒結(jié)、冷卻得到硼酸鹽抗菌玻璃支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法，其特征在于:所述抗菌金屬氧化物為Ag2O。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法，其特征在于:所述堿金屬氧化物包括Na2O和K2O,其摩爾比為(5.5~5.975):8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法，其特征在于:所述堿土金屬氧化物包括CaO、SrO和MgO，其摩爾比為16:6:8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法，其特征在于:網(wǎng)絡(luò)形成體為非金屬氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法，其特征在于:所述非金屬氧化物包括Si02、B2O3和P2O5,其摩爾比為18:36: 2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法，其特征在于:所述玻璃粉料的粒徑為0.05~50μπ ι。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硼酸鹽抗菌玻璃支架的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中的燒結(jié)是在程序控溫爐中進(jìn)行，以1.5°C /min升溫速度升到400~500°C之間，保溫60~90min ;以2.5°C /min升溫速度升到550~650°C之間，保溫120~150min,隨爐降溫冷卻。
【文檔編號(hào)】C03C14/00GK103896495SQ201410070142
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】王德平, 王會(huì), 黃文旵, 崔旭, 沈悠曲, 蔣飛 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)