一种骨科修复用生物活性玻璃材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物活性玻璃技术领域，具体为一种骨科修复用生物活性玻璃材料及其制备方法。

背景技术

生物活性玻璃(bioactiveglass，BAG)是一类能对机体组织进行修复、替代与再生、具有能使组织和材料之间形成键合作用的材料。BAG在1969年由Hench发现，由SiO2，Na2O，CaO和P2O5等基本成分组成的硅酸盐玻璃。生物活性玻璃的降解产物能够促进生长因子的生成、促进细胞的繁衍、增强成骨细胞的基因表达和骨组织的生长。是迄今为止唯一既能够与骨组织成键结合，同时又能与软组织相连接的人工生物材料。

现有技术当中的骨科修复用生物活性玻璃材料由于强度低，只能用于受力不大的部位，抗压性能不佳，且不具有良好的耐磨性能，降低骨科修复用生物活性玻璃材料的使用寿命，同时现有技术当中的骨科修复用生物活性玻璃材料不具有良好的抗菌的性能，且制备方法较为粗糙。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种骨科修复用生物活性玻璃材料及其制备方法，解决了现有技术当中骨科修复用生物活性玻璃材料的抗压性能和耐磨性能不佳，以及不具有良好的抗菌性能的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种骨科修复用生物活性玻璃材料，所述骨科修复用生物活性玻璃材料包括以下重量份的原料：二氧化硅30-50份、氧化钠10-15份、氧化钙40-50份、五氧化二磷15-25份、氧化铝10-15份、氧化锆8-12份、稳定剂1-3份、二氧化钛6-9份、氧化锌10-15份、氧化镁8-12份、二氧化钼6-8份、氧化钨12-15份、氧化银10-15份、磷酸钇3-6份、铈硅石粉5-7份、柠檬酸钙12-16份和陶瓷粉3-8份。

作为本发明的一种优选技术方案，所述骨科修复用生物活性玻璃材料包括以下重量份的原料：二氧化硅40份、氧化钠13份、氧化钙45份、五氧化二磷20份、氧化铝12份、氧化锆10份、稳定剂2份、二氧化钛8份、氧化锌14份、氧化镁10份、二氧化钼7份、氧化钨13份、氧化银13份、磷酸钇5份、铈硅石粉6份、柠檬酸钙15份和陶瓷粉7份。

作为本发明的一种优选技术方案，所述稳定剂为三氧化二硼。

作为本发明的一种优选技术方案，所述二氧化硅为纳米二氧化硅，且氧化钙为纳米氧化钙。

作为本发明的一种优选技术方案，所述氧化铝为纳米氧化铝。

作为本发明的一种优选技术方案，所述二氧化钼的粒径为300～900微米。

一种骨科修复用生物活性玻璃材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：按配比分别称量相应重量份的二氧化硅、氧化钠、氧化钙、五氧化二磷、氧化铝、氧化锆、稳定剂、二氧化钛、氧化锌、氧化镁、二氧化钼、氧化钨、氧化银、磷酸钇、铈硅石粉、柠檬酸钙和陶瓷粉。

S2：将各个组分的原料加入混料机混合在一起，然后再放入研磨机中研磨30-60min，再过300-800目筛，得到原料。

S3：将筛出的原料加入到反应釜当中进行熔融处理，温度为1300-1500℃，反应时间为90-120min，得到玻璃混合溶液。

S4：将玻璃模具进行预热，再将玻璃混合溶液注入玻璃模具当中，然后将玻璃模具放入退火炉内保温2-3h后冷却至室温，得到毛玻璃。

S5：将冷却后的毛玻璃放入加热箱内进行加热，然后将在加热后的毛玻璃取出，冷却至室温。

S6：再对冷却后的玻璃进行抛光处理，经过抛光处理后的玻璃再进行清洗处理，得到生物活性玻璃材料。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种骨科修复用生物活性玻璃材料及其制备方法，具备以下有益效果：

1、该骨科修复用生物活性玻璃材料制备方法，通过磷酸钇、铈硅石和柠檬酸钙，具有非常理想的生物相容性，改善生物活性玻璃的机械性能，显著提高生物活性玻璃的抗压性能，使生物活性玻璃可适用于受力较大的部位，提高生物活性玻璃的适用范围，又通过柠檬酸钙能够进一步提高生物活性玻璃材料的强度。

2、该骨科修复用生物活性玻璃材料制备方法，通过氧化锆、氧化钨和氧化银，能够提高生物活性玻璃的耐磨性能，提高生物活性玻璃的使用寿命，又通过氧化银，使生物活性玻璃具有良好的抗菌性能，提高生物活性玻璃的功能特性，且制备方法精细简单，成本较低。

附图说明

图1为本发明骨科修复用生物活性玻璃材料的制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1，本发明提供以下技术方案：一种骨科修复用生物活性玻璃材料，骨科修复用生物活性玻璃材料包括以下重量份的原料：二氧化硅30-50份、氧化钠10-15份、氧化钙40-50份、五氧化二磷15-25份、氧化铝10-15份、氧化锆8-12份、稳定剂1-3份、二氧化钛6-9份、氧化锌10-15份、氧化镁8-12份、二氧化钼6-8份、氧化钨12-15份、氧化银10-15份、磷酸钇3-6份、铈硅石粉5-7份、柠檬酸钙12-16份和陶瓷粉3-8份。

本实施方案中，二氧化硅、氧化钠、氧化钙和五氧化二磷等基本成分组成的硅酸盐玻璃，生物活性玻璃的降解产物能够促进生长因子的生成、促进细胞的繁衍、增强成骨细胞的基因表达和骨组织的生长，氧化铝能够提高生物活性玻璃的硬度，从而能够提高生物活性玻璃的抗压性能，氧化锆化学性质不活泼，且具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，从而能够提高生物活性玻璃的耐磨性能，稳定剂能够使生物活性玻璃方便进行稳定的融合，方便进行制备，二氧化钛的粘附能力强，方便将各个组分的原料进行混合，氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，且氧化锌还具有一定的杀菌能力，二氧化钼和氧化钨能够显著提高生物活性玻璃的耐磨性能，从而能够提高生物活性玻璃的使用寿命，氧化银能够使生物活性玻璃具有良好的杀菌能力，磷酸钇和铈硅石粉，能够改善生物活性玻璃的机械性能，显著提高生物活性玻璃的抗压性能，柠檬酸钙能够强化钙的强度，从而能够提高生物活性玻璃的使用寿命，陶瓷粉稳定性好、可塑性好、耐热温度高、密度小、烧失量低、光散射性好、绝缘性好，来源广泛，降低生产成本。

具体的，骨科修复用生物活性玻璃材料包括以下重量份的原料：二氧化硅40份、氧化钠13份、氧化钙45份、五氧化二磷20份、氧化铝12份、氧化锆10份、稳定剂2份、二氧化钛8份、氧化锌14份、氧化镁10份、二氧化钼7份、氧化钨13份、氧化银13份、磷酸钇5份、铈硅石粉6份、柠檬酸钙15份和陶瓷粉7份。

本实施例中，将二氧化硅、氧化钠、氧化钙、五氧化二磷、氧化铝、氧化锆、稳定剂、二氧化钛、氧化锌、氧化镁、二氧化钼、氧化钨、氧化银、磷酸钇、铈硅石粉、柠檬酸钙和陶瓷粉进行精确的称重配比，从而能够使制备的生物活性玻璃的性能更加优良，提高生物活性玻璃的适用范围。

具体的，稳定剂为三氧化二硼。

本实施例中，三氧化二硼可用作硅酸盐分解时的助熔剂。方便各个组分的原料进行混合，能够各个组分之间的稳定性，方便对生物活性玻璃进行制备，操作简单，成本较低。

具体的，二氧化硅为纳米二氧化硅，且氧化钙为纳米氧化钙。

本实施例中，纳米二氧化硅和纳米氧化钙的粒子较小，方便进行融合，使生物活性玻璃的制备更加紧密，缩短各组分之间的间隙，从而能够提高生物活性玻璃的抗压性能，增加生物活性玻璃的耐磨性能。

具体的，氧化铝为纳米氧化铝。

本实施例中，纳米氧化铝更加精细，使制备的生物活性玻璃的性质更加趋近于人体的骨骼，提高与人体的适应程度。

具体的，二氧化钼的粒径为300～900微米。

本实施例中，二氧化钼是拥有高电导率、高熔点、高化学稳定性的过渡金属氧化物，能够使生物活性玻璃的化学性质更加稳定，能够提高生物活性玻璃的适用范围，增加生物活性玻璃的功能特性。

一种骨科修复用生物活性玻璃材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：按配比分别称量相应重量份的二氧化硅、氧化钠、氧化钙、五氧化二磷、氧化铝、氧化锆、稳定剂、二氧化钛、氧化锌、氧化镁、二氧化钼、氧化钨、氧化银、磷酸钇、铈硅石粉、柠檬酸钙和陶瓷粉。

S2：将各个组分的原料加入混料机混合在一起，然后再放入研磨机中研磨30-60min，再过300-800目筛，得到原料。

S3：将筛出的原料加入到反应釜当中进行熔融处理，温度为1300-1500℃，反应时间为90-120min，得到玻璃混合溶液。

S4：将玻璃模具进行预热，再将玻璃混合溶液注入玻璃模具当中，然后将玻璃模具放入退火炉内保温2-3h后冷却至室温，得到毛玻璃。

S5：将冷却后的毛玻璃放入加热箱内进行加热，然后将在加热后的毛玻璃取出，冷却至室温。

S6：再对冷却后的玻璃进行抛光处理，经过抛光处理后的玻璃再进行清洗处理，得到生物活性玻璃材料。

本发明的工作原理及使用流程：首先按配比分别称量相应重量份的二氧化硅、氧化钠、氧化钙、五氧化二磷、氧化铝、氧化锆、稳定剂、二氧化钛、氧化锌、氧化镁、二氧化钼、氧化钨、氧化银、磷酸钇、铈硅石粉、柠檬酸钙和陶瓷粉，将各个组分的原料加入混料机混合在一起，然后再放入研磨机中研磨30-60min，再过300-800目筛，得到原料，将筛出的原料加入到反应釜当中进行熔融处理，温度为1300-1500℃，反应时间为90-120min，得到玻璃混合溶液，将玻璃模具进行预热，再将玻璃混合溶液注入玻璃模具当中，然后将玻璃模具放入退火炉内保温2-3h后冷却至室温，得到毛玻璃，将冷却后的毛玻璃放入加热箱内进行加热，然后将在加热后的毛玻璃取出，冷却至室温，再对冷却后的玻璃进行抛光处理，经过抛光处理后的玻璃再进行清洗处理，得到生物活性玻璃材料。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。