介孔硅酸镁、半水硫酸钙复合材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及材料领域，尤其设及介孔娃酸儀、半水硫酸巧复合材料及其制备方法 和应用。
【背景技术】
[0002] 目前临床应用的骨植入材料较多地为铁基骨植入材料及陶瓷骨植入材料，但该些 材料都仍存在自身难W克服的缺点。金属材料结构性质与骨相差大，缺乏生物活性，无法与 骨形成骨整合，且易造成骨吸收，且金属离子的溶出容易导致积液、炎症及坏死等现象；而 陶瓷骨植入材料则有着不易成型加工，初性较差等缺点。因此，新的替代产品的研发尤为重 要。
[0003] 半水硫酸巧在骨修复中的应用已有多年历史，因其优异的可控降解性能、快速的 凝固性能、优良的生物相容性及骨传导性得到了广大研究者和外科医生的认可。半水硫酸 巧骨水泥可在植入时随意塑形，固化后留下大量微孔，与其他生物材料相比，硫酸巧的吸收 速度较快，因此能相对较早地允许骨细胞进入，从而促进了成骨反应。高纯度医用半水硫酸 巧具有良好的生物相容性，可塑性好、易操作，离体实验和动物实验发现其植入后有一定的 抗压强度，可提供缺损部位的支撑。但其生物活性一般，诱导成骨的能力不足，另外，半水硫 酸巧骨水泥降解过程中的酸碱性改变和离子释放并不稳定，无法为骨愈合提供最合适的愈 合环境。
[0004] Mg2+可促进巧的沉积，对组织的矿化有重要影响，儀元素的缺乏会导致骨质疏松。 Mg"对骨代谢有重要影响，儀离子在骨组织中的局部释放，可W提高破骨细胞和成骨细胞的 活性。因此，将儀元素加入硫酸巧中可提高材料的理化性能和骨代谢水平，有效提高骨组织 支架的生物活性。娃元素的吸收水平会直接影响到骨的发育质量，尤其在新生骨发育阶段， 娃元素会在该些新骨巧化的区域聚集，并在巧的协同作用下促进早期骨组织的巧化。如果 娃的量不足，会导致新生骨崎变。因此娃对新生骨矿化和发育起着调控作用。已有研究表 明，化0-Si化-MgO系的复合材料具有良好的生物活性，在体外实验中并没有表现出对成骨 细胞有细胞毒性，在体内的研究中该材料可W通过表面生成一个巧磯层，从而与骨紧密结 合。然而，化0-Si化-MgO生物陶瓷复合材料脆性大，力学性能不高，与骨头的力学相容性不 佳而容易造成应力遮挡引起的骨修复材料松动和骨吸收，无法与骨形成牢固键合，限制了 其应用性。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于克服了现有的骨修复材料的力学相容性不佳而 造成应力遮挡引起的骨修复材料松动和骨吸收，抑或骨愈合速度过慢、缺乏生物活性，无法 与骨形成牢固键合的缺陷。本发明提供一种介孔娃酸儀及其制备方法、半水硫酸巧复合材 料及其制备方法和应用，使复合材料具有可注射性并增强其骨诱导性。该介孔娃酸儀的直 径均匀，且介孔孔径分布集中。改性半水硫酸巧后的复合材料具有良好的生物活性和生物 相容性，与骨组织有较好的力学相容性，能够刺激骨生长，加速骨愈合，减少骨植入材料后 的愈合时间。且复合材料的工艺简单易行，可根据临床需求相应将复合材料作为骨水泥注 射填充骨缺损。该复合材料作为骨修复水泥具有良好的生物相容性、生物活性、骨力学相容 性和抗菌性，能缩短骨愈合时间。该骨修复水泥植入后不会引起炎症反应，且其力学性能与 人骨相匹配，能够满足临床对于骨修复的需要。
[0006] 本发明通过W下技术方案解决上述技术问题。
[0007] 本发明提供了一种介孔娃酸儀的制备方法，其包括下述步骤：
[000引 （1)在P123与水的混合物中，加入盐酸混合均匀，然后加入可溶性儀盐，将TEOS滴 加至溶液中，揽拌至溶液出现白色浑浊后，继续揽拌，得到溶胶凝胶白色乳浊液；
[0009] 似将所述的白色乳浊液陈化，抽滤去除上层液体，将沉淀物干燥，烧结，即得介孔 娃酸儀。
[0010] 步骤（1)中，所述P123为本领域公知的聚氧己締-聚氧丙締-聚氧己締S嵌段共 聚物巧020P070E020)，购于A1化ich-sigma试剂公司。
[0011] 步骤（1)中，所述的水为本领域常规使用的水，一般为去离子水。
[0012] 步骤（1)中，所述的加入盐酸的温度较佳地为36~55°C，更佳地为50°C。
[0013] 步骤（1)中，所述盐酸为本领域常规使用的盐酸，所述的盐酸的浓度较佳地为1~ 4111〇1/1^，更佳地为 2mol/L。
[0014] 步骤（1)中，所述的可溶性儀盐可为本领域常规使用的各种易溶于水的可溶性儀 盐，本发明优选六水硝酸儀。
[0015] 步骤（1)中，其中，所述的P123与所述的水的质量比较佳地为1: (7~8. 6)，所述 的P123与所述的盐酸的质量体积比较佳地为Ig: (28~35)血，所述的P123与所述的TEOS 的质量体积比较佳地为Ig: (2~3. 3)mU所述的P123与所述的可溶性儀盐的质量比较佳地 为 1: (2. 1 ~2. 8)。
[0016] 步骤（1)中，所述TEOS即为本领域常规使用的正娃酸己醋。所述的滴加的速度较 佳地为8滴/min~20滴/min。
[0017] 步骤（1)中，所述的继续揽拌的时间较佳地为5~7小时。
[001引步骤（2)中，所述的陈化的方法和条件为本领域常规的方法和条件。所述的陈化 的温度较佳地为10~30°C，更佳地为25°C。所述的陈化的时间较佳地为2~4天，更佳地 为3天。所述陈化一般在通风榻内进行。
[0019] 步骤（2)中，所述干燥的方法和条件为本领域常规的方法和条件。所述的干燥的 温度较佳地为78~82°C，更佳地为80°C。
[0020] 步骤（2)中，所述烧结的方法和条件为本领域常规的方法和条件。发明人研究发 现，烧结的温度过高会导致制得的介孔材料性能不佳；所述的烧结的温度较佳地为550~ 620°C，更佳地为600°C ;所述的烧结的时间较佳地为5~7小时，更佳地为6小时。
[0021] 本发明还提供了一种由上述制备方法制得的介孔娃酸儀，所述的介孔娃酸儀的介 孔孔径为5皿~15皿，优选80 % W上所述的介孔娃酸儀的介孔孔径为10皿~15皿；所述 的介孔娃酸儀的直径为7 y m~10 y m。
[0022] 本发明还提供了一种半水硫酸巧复合材料的制备方法，其包括下述步骤；将上述 介孔娃酸儀与半水硫酸巧粉末的混合物，与固化液混合揽拌，模压成型，固化，烘干即得。
[0023] 其中，所述的半水硫酸巧较佳地为e-半水硫酸巧。所述的半水硫酸巧粉末较佳 地通过下述步骤制得：将二水硫酸巧在110~130°C进行第一次烧结，然后在150~170°C 进行第二次烧结，即得到所述的半水硫酸巧粉末。
[0024] 其中，所述的第一次烧结和第二次烧结的升温速率较佳地为1~2°C /min。所述 的第一次烧结的时间较佳地为11~13小时，所述的第二次烧结的时间较佳地为5~7小 时。
[0025] 其中，所述的介孔娃酸儀的用量占所述的混合物总重量较佳地为Iwt %~ 50wt%，更佳地为20wt%~40wt% ;所述半水硫酸巧粉末的用量占所述的混合物总重量较 佳地为50wt %~99wt %，更佳地为60wt %~80wt %。
[0026] 其中，所述的混合物与所述的固化液的质量比较佳地为1 ; (0. 5~1. 5)。
[0027] 其中，所述的固化液可为本领域常规使用的固化液，一般为水。
[002引其中，所述模压成型的方法和条件可为本领域常规的方法和条件，较佳地为在聚 四氣己締模具中按压成型。
[0029] 其中，所述的固化较佳地在相对湿度为90%~110%的条件下进行固化。
[0030] 其中，所述的固化的时间较佳地为2~7天，更佳地为1~3天。
[0031] 其中，所述的烘干的温度较佳地为20~40°C，更佳地为36~38°C。
[0032] 本发明还提供了一种由上述制备方法制得的半水硫酸巧复合材料。
[0033] 本发明还提供了上述半水硫酸巧复合材料在骨修复体中的应用。
[0034] 其中，所述的骨修复体较佳地为骨水泥。
[0035] 本发明中，所述骨修复体的形状和规格可根据实际需要通过选择不同的模具进行 改变。
[0036] 本发明中，所述的半水硫酸巧复合材料的力学性能指标如下：
[0037] 抗压强度为3MPa~8MPa，抗拉强度为IMPa~5MPa，抗弯强度为IMPa~4MPa。 [003引在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实 例。
[0039] 本发明所用试剂和原料均市售可得。
[0040] 本发明的积极进步效果在于：
[0041] (1)本发明的介孔娃酸儀呈长椿状，长度平均约30 y m，直径为7~10 y m，其介孔 孔径为5nm~15nm，且介孔孔径分布均匀。
[0042] (2)本发明的介孔娃酸儀-半水硫酸巧复合材料作为骨修复体尤其是骨水泥的制 备工艺简单易行，可根据临床需求相应调整该复合骨水泥的制备工艺来制备不同形状、规 格的骨修复体。
[0043] (3)本发明的介孔娃酸儀-半水硫酸巧复合材料作为骨修复体尤其是骨水泥具有 良好的生物活性和生物相容性，能够刺激骨生长，加速骨愈合，减少骨植入材料后的愈合时 间。
[0044] (4)本发明中的半水硫酸巧在体