专利摘要

专利摘要

本发明公开了一种硒掺杂硅钙磷生物活性介孔玻璃粉末的制备方法。该方法将硒元素以SeO2的形式掺杂进入介孔玻璃，其制备步骤如下：以P123为模板剂，以TEP为磷源，Ca(NO3)2.4H2O为钙源，TEOS为硅源，水热反应得到的粉体用无水乙醇洗涤、烘干，并通过煅烧去除模板剂得到掺硒硅钙磷生物活性介孔玻璃粉体。测试表明：本发明制备的掺硒生物活性介孔玻璃,其中硒掺入摩尔质量占比为1‑8％，具有较高的比表面积SBET>500m2/g和典型介孔结构，平均介孔直径分布在6‑7nm左右，其浸提液可明显诱导促进成骨。基于良好的体外生物活性和促成骨效应，该材料在骨组织工程领域具有广泛的应用前景。

权利要求

1.一种硒掺杂硅钙磷生物活性介孔玻璃粉末制备方法，其特征在于：以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)为模板剂，以磷酸三乙酯(TEP)为磷源，四水硝酸钙(Ca(NO3)2.4H2O)为钙源，正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，二氧化硒(SeO2)为硒源，所述硒源掺入的摩尔质量占比为1-8％，依次加入磷源、钙源、硒源和硅源，90℃-110℃水热反应，一步实现硅钙磷生物活性介孔玻璃粉末的合成与硒元素的掺入。

2.权利要求1所述的一种硒掺杂硅钙磷生物活性介孔玻璃粉末制备方法，其特征在于：所合成的掺硒硅钙磷生物活性介孔玻璃粉末化学组成为59.5SiO2:36.6CaO:3.9P2O5:xSeO2，硒掺入摩尔质量占比为1-8％，具有蠕虫状结构相互粘接、扭曲缠绕而成的团簇或链状结构，蠕虫状结粒径为1-3μm，具有较高的比表面积SBET>500m2/g，平均介孔直径分布在6-7nm，主要应用于骨修复，具有促成骨效应。

3.权利要求1所述的一种硒掺杂硅钙磷生物活性介孔玻璃粉末制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)浓盐酸配制：室温下配置2mol/L的浓盐酸；

2)模板剂的分散：称量模板剂P123加入上述盐酸中，于35-40℃以恒定速率2000-3000r/min搅拌至P123均匀分散于体系；

3)硅钙磷介孔玻璃合成：依次加入磷源、钙源、硒源和硅源，持续搅拌12h，将上述混合液体转移至聚四氟乙烯反应釜内胆中，于90-110℃水热反应24h；

4)模板剂去除：将3)反应结束的混合液体用无水乙醇洗涤，于电热鼓风烘干箱中干燥，最后在箱式炉中煅烧去除P123，获得白色介孔玻璃粉末。

4.权利要求1所述的一种硒掺杂硅钙磷生物活性介孔玻璃粉末制备方法，其特征在于，P123采用分析纯固体，Ca(NO3)2.4H2O和SeO2采用分析纯粉体，TEP和TEOS采用分析纯液体。

说明书

技术领域

本发明涉及用于骨修复微量元素掺杂介孔玻璃粉末制造领域，尤其是以P123为模板剂，TEP为磷源，Ca(NO3)2.4H2O为钙源，SeO2为硒源，TEOS为硅源，通过水热反应合成一种掺硒生物活性介孔玻璃粉末的制备方法。

背景技术

由于先天畸形、疾病、创伤和老龄化等引起的人体骨组织缺损已成为骨科临床中的常见病症，需要大量的骨修复材料对其进行治疗。理想的骨修复材料应该具有良好的生物相容性，降解产物无毒且不引起长期炎症反应；可招募骨髓干细胞等相关细胞；良好的生物降解性能，降解速率与组织生长速率匹配良好的生物活性。（Acta Biomaterialia,2013, 9(1):4457-4486.）。骨修复材料诱导骨再生和促进血管新生的能力对于新骨的形成和新骨生长尤为重要。

基于SiO2-CaO-P2O5的体系的生物活性介孔玻璃（MBG）具有高度有序的介孔结构，孔径在5~20nm之间。材料中钙磷离子的溶出有利于羟基磷灰石的形成，并且由于较高表面积和孔隙率，MBG表现出更好的骨结合、降解和吸收特性，是一种很有前途的骨缺损充填材料（Journal of Biomedical Materials Research Part B Applied Biomaterials,2018, 106(30)。鉴于MBG在骨修复中的重要作用，MBG基支架在骨组织工程中得到了广泛的研究。

硒(Se)作为人体必需的微量元素，摄入适量硒对骨骼健康是必要的，主要表现在它在抗氧化、增强免疫监视和调节细胞增殖中等方面的作用(Nutrients, 2013, 5(1):97-110.)。将Se掺杂进入介孔生物活性玻璃，可以赋予MBG抗菌性、抗氧化性和抑癌性，并增强其骨再生能力。目前将Se掺杂进入MBG用于骨修复主要使用溶胶-凝胶法（CeramicsInternational, 2015, 42(2):3609-3617），利用该法合成的MBG比表面积不高（SBET=230~250m2/g），不利于骨组织的结合与血管生成，由此限制了MBG在骨修复方面的应用。

发明内容

本发明克服了传统溶胶-凝胶法制备介孔玻璃比表面积较小的缺点，并用一步法在合成介孔玻璃的同时完成了硒的掺杂，简化了合成工序。本发明的目的在于提供一种硒掺杂硅钙磷介孔生物玻璃的制备方法。利用MBG高比表面积、高生物活性和Se促成骨的性质，可实现诱导干细胞向成骨细胞转化的功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种硒掺杂硅钙磷介孔生物活性玻璃的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1）浓盐酸的配制：在室温下配置2mol/L的浓盐酸；

2）模板剂的分散：称量模板剂P123加入上述盐酸中，于35-40℃恒定速率搅拌至P123均匀分散于体系；

3）硅钙磷介孔玻璃的合成：依次加入磷源、钙源、硒源和硅源，持续搅拌12h，将上述混合液体转移至聚四氟乙烯反应釜内胆中，于90-110℃水热反应24h；

4）模板剂的去除：将（3）反应结束的混合液体用无水乙醇洗涤，于电热鼓风干燥箱中干燥，最后在箱式炉中于600℃煅烧去除P123，获得白色介孔玻璃粉末。

本发明对比已有技术具有以下显著优点：

1. 本发明所公开的硒掺杂硅钙磷生物活性介孔玻璃粉末制备方法一步实现硅钙磷生物活性介孔玻璃粉末的合成与硒元素的掺入，制备条件简易，方法简单，操作方便有效。

2. 本发明所制备的掺硒介孔生物活性玻璃粉末具有 SBET>500m2 /g的高比表面积，平均介孔直径分布在6nm-7nm之间，说明该玻璃是高比表面积的介孔玻璃。

3. 本发明制备的掺硒介孔硅钙磷玻璃中Se主要取代Si进入玻璃骨架，因此可实现Se元素的缓慢溶出。4. 本发明所制备的掺硒介孔生物活性玻璃粉末具有明显的促成骨效应，可用做骨修复材料。

附图说明

图1是本发明的WAXRD和SAXRD图谱；

图2是本发明的BET图谱；

图3是本发明的SEM图谱；

图4是本发明的FITR图谱；

图5是本发明浸提液对骨髓间充质干细胞（BMSCs）的ALP分泌影响情况。

具体实施方式

实施例1：使用分析天平称取1g分析纯的P123分散于体积为50ml的2mol/L浓盐酸中，37℃水浴保温下搅拌30min至溶液澄清无色。量取0.308ml TEP缓慢滴加于上述液体，持续搅拌30min，称取1.98 g Ca(NO3)2.4H2O加入上述液体，待Ca(NO3)2.4H2O完全溶解，加入0.028g SeO2，接着缓慢滴加3.05ml TEOS，全部加完后37℃水浴保温搅拌12h。然后将上述液体转移至100ml聚四氟乙烯反应釜，100℃水热反应24h。待冷却至室温，吸弃上清，加入无水乙醇适当搅拌，静置后吸弃上清，转移粉体至瓷舟于电热鼓风干燥箱中60℃干燥。将完全干燥的粉体置于箱式炉中煅烧去除模板剂。升温速率为1℃/min，在200℃保温2h，600℃保温6h，接着结束保温，让产物随炉冷却，最终得到白色介孔生物活性玻璃。图1为本实施例得到的介孔生物活性玻璃的WAXRD图谱和SAXRD图谱。

实施例2：使用分析天平称取1g分析纯的P123分散于体积为50ml的2mol/L浓盐酸中，37℃水浴保温下搅拌30min至溶液澄清无色。量取0.308ml TEP缓慢滴加于上述液体，持续搅拌30min，称取1.98 g Ca(NO3)2.4H2O加入上述液体，待Ca(NO3)2.4H2O完全溶解，加入0.056g SeO2，接着缓慢滴加 TEOS，全部加完后37℃水浴保温搅拌12h。然后将上述液体转移至100ml聚四氟乙烯反应釜，100℃水热反应24h。待冷却至室温，吸弃上清，加入无水乙醇适当搅拌，静置后吸弃上清，转移粉体至瓷舟于电热鼓风干燥箱中60℃干燥。将完全干燥的粉体置于箱式炉中煅烧去除模板剂。升温速率为1℃/min，在200℃保温2h，600℃保温6h，接着结束保温，让产物随炉冷却，最终得到白色介孔生物活性玻璃。图2为本实施例得到的介孔生物活性玻璃BET图谱。

实施例3：使用分析天平称取1g分析纯的P123分散于体积为50ml的2mol/L浓盐酸中，37℃水浴保温下搅拌30min至溶液澄清无色。量取0.308ml TEP缓慢滴加于上述液体，持续搅拌30min，称取1.98 g Ca(NO3)2.4H2O加入上述液体，待Ca(NO3)2.4H2O完全溶解，加入0.112g SeO2，接着缓慢滴加 TEOS，全部加完后37℃水浴保温搅拌12h。然后将上述液体转移至100ml聚四氟乙烯反应釜，100℃水热反应24h。待冷却至室温，吸弃上清，加入无水乙醇适当搅拌，静置后吸弃上清，转移粉体至瓷舟于电热鼓风干燥箱中60℃干燥。将完全干燥的粉体置于箱式炉中煅烧去除模板剂。升温速率为1℃/min，在200℃保温2h，600℃保温6h，接着结束保温，让产物随炉冷却，最终得到白色介孔生物活性玻璃。图3为本实施例得到的介孔生物活性玻璃SEM图谱。

实施例4：使用分析天平称取1g分析纯的P123分散于体积为50ml的2mol/L浓盐酸中，37℃水浴保温下搅拌30min至溶液澄清无色。量取0.308ml TEP缓慢滴加于上述液体，持续搅拌30min，称取1.98 g Ca(NO3)2.4H2O加入上述液体，待Ca(NO3)2.4H2O完全溶解，加入0.224g SeO2，接着缓慢滴加 TEOS，全部加完后37℃水浴保温搅拌12h。然后将上述液体转移至100ml聚四氟乙烯反应釜，100℃水热反应24h。待冷却至室温，吸弃上清，加入无水乙醇适当搅拌，静置后吸弃上清，转移粉体至瓷舟于电热鼓风干燥箱中60℃干燥。将完全干燥的粉体置于箱式炉中煅烧去除模板剂。升温速率为1℃/min，在200℃保温2h，600℃保温6h，接着结束保温，让产物随炉冷却，最终得到白色介孔生物活性玻璃。图4为本实施例得到的介孔生物活性玻璃FTIR图谱。

实施例5：使用分析天平称取1g分析纯的P123分散于体积为50ml的2mol/L浓盐酸中，37℃水浴保温下搅拌30min至溶液澄清无色。量取0.308ml TEP缓慢滴加于上述液体，持续搅拌30min，称取1.98 g Ca(NO3)2.4H2O加入上述液体，待Ca(NO3)2.4H2O完全溶解，加入0.112g SeO2，接着缓慢滴加 TEOS，全部加完后37℃水浴保温搅拌12h。然后将上述液体转移至100ml聚四氟乙烯反应釜，90℃水热反应24h。待冷却至室温，吸弃上清，加入无水乙醇适当搅拌，静置后吸弃上清，转移粉体至瓷舟于电热鼓风干燥箱中60℃干燥。将完全干燥的粉体置于箱式炉中煅烧去除模板剂。升温速率为1℃/min，在200℃保温2h，600℃保温6h，接着结束保温，让产物随炉冷却，就可得到白色介孔生物活性玻璃。

实施例6：使用分析天平称取1g分析纯的P123分散于体积为50ml的2mol/L浓盐酸中，37℃水浴保温下搅拌30min至溶液澄清无色。量取0.308ml TEP缓慢滴加于上述液体，持续搅拌30min，称取1.98 g Ca(NO3)2.4H2O加入上述液体，待Ca(NO3)2.4H2O完全溶解，加入0.056g SeO2，接着缓慢滴加 TEOS，全部加完后37℃水浴保温搅拌12h。然后将上述液体转移至100ml聚四氟乙烯反应釜，110℃水热反应24h。待冷却至室温，吸弃上清，加入无水乙醇适当搅拌，静置后吸弃上清，转移粉体至瓷舟于电热鼓风干燥箱中60℃干燥。将完全干燥的粉体置于箱式炉中煅烧去除模板剂。升温速率为1℃/min，在200℃保温2h，600℃保温6h，接着结束保温，让产物随炉冷却，就可得到白色介孔生物活性玻璃。

实施例7：使用分析天平称取1g分析纯的P123分散于体积为50ml的2mol/L浓盐酸中，37℃水浴保温下搅拌30min至溶液澄清无色。量取0.308ml TEP缓慢滴加于上述液体，持续搅拌30min，称取1.98 g Ca(NO3)2.4H2O加入上述液体，待Ca(NO3)2.4H2O完全溶解，加入0.056g SeO2，接着缓慢滴加 TEOS，全部加完后37℃水浴保温搅拌18h。然后将上述液体转移至100ml聚四氟乙烯反应釜，100℃水热反应24h。待冷却至室温，吸弃上清，加入无水乙醇适当搅拌，静置后吸弃上清，转移粉体至瓷舟于电热鼓风干燥箱中60℃干燥。将完全干燥的粉体置于箱式炉中煅烧去除模板剂。升温速率为1℃/min，在200℃保温2h，600℃保温6h，接着结束保温，让产物随炉冷却，就可得到白色介孔生物活性玻璃。

上述方法可列举很多，只要在本发明技术方案涉及的参数范围内，该范围包括Se元素的掺杂浓度，水热温度，水热时间和陈化时间均可制备出掺硒介孔生物活性硅钙磷玻璃。

一种硒掺杂硅钙磷生物活性介孔玻璃粉末制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。