一種生物活性玻璃納米管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用生物模板制備三維生物活性玻璃納米管的方法，屬于生物材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]生物活性玻璃因具有良好的骨結(jié)合能力和優(yōu)良的力學(xué)性能被廣泛用于硬組織缺損修復(fù)。生物活性玻璃的生物活性和應(yīng)用與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。將生物活性玻璃設(shè)計成具有豐富的、且孔間相互貫通的多孔結(jié)構(gòu)通常適合于硬組織修復(fù)，把生物活性玻璃制備成納米結(jié)構(gòu)(如納米球、納米線、納米棒、納米管等)則可以顯著提高其生物活性。這是因為這些納米結(jié)構(gòu)具有高的比表面積，從而其纖維表面能快速生長一層類骨羥基磷灰石。
[0003]在無機納米管的諸多制備方法中，模板輔助溶膠凝膠法因工藝可控性強、成本低、產(chǎn)物形態(tài)可控等優(yōu)點而廣泛使用。由模板輔助溶膠凝膠法所制備的納米結(jié)構(gòu)主要取決于模板的幾何結(jié)構(gòu)。盡管二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鋁等納米管的公開報道很多，但是至今公開的生物活性玻璃納米管的制備技術(shù)極少。雖然有文獻(xiàn)[Collagen-templated sol - gelfabricat1n, microstructure,in vitro apatite deposit1n, and osteoblastic cellMC3T3-E1 compatibility of novel silica nanotube compacts.J Mater Chem 21,4332 -4338]公開了以膠原纖維為模板制備生物活性玻璃納米管的方法，但是得到的生物活性玻璃納米管鈣含量很低。一般來說，生物活性玻璃中鈣含量越高(如60Si35Ca)，生物活性越好[The in-vitro b1activity of mesoporous b1active glasses.B1materials27，3396 - 3403]。但是通過提高溶膠凝膠中鈣源的含量并不能有效提高最終生物活性玻璃納米管的鈣含量，反而會使硅源團聚而不利于納米管的形成。因此，高鈣含量生物活性玻璃納米管的制備技術(shù)一直未能取得突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種能有效提高生物活性玻璃納米管鈣含量的制備方法。本發(fā)明以預(yù)鈣化細(xì)菌纖維素納米纖維為模板和鈣源，改變硅源吸附時間長短來調(diào)節(jié)硅鈣含量，并采用模板輔助溶膠凝膠和煅燒的方法制備生物活性玻璃納米管。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種三維生物活性玻璃納米管的制備方法，以預(yù)鈣化細(xì)菌纖維素納米纖維為模板和鈣源，采用模板輔助溶膠凝膠和煅燒制備，包括以下步驟:
[0006]步驟一、配制濃度為0.lmol/L的含鈣源的醇溶液；
[0007]步驟二、將細(xì)菌纖維素浸泡于步驟一獲得的含鈣源的醇溶液中，其中，每3mL含鈣源的醇溶液對應(yīng)Ig細(xì)菌纖維素；搖床振蕩，每24h更換一次含鈣源的醇溶液，3d后取出產(chǎn)物，用無水醇浸泡0.5h，洗去產(chǎn)物表面未吸附的鈣源；
[0008]步驟三、將步驟二獲得的表面吸附鈣源的細(xì)菌纖維素浸泡于濃度為0.lmol/L的含硅源的醇溶液，其中，每4mL含硅源的醇溶液對應(yīng)Ig細(xì)菌纖維素，浸泡6?24h，獲得表面吸附硅源的細(xì)菌纖維素；
[0009]步驟四、將步驟三獲得的表面吸附硅源的細(xì)菌纖維素浸泡于醇與水體積比為10:1-5的混合液A中2d，其中，每4mL的混合液A對應(yīng)Ig細(xì)菌纖維素，使硅源水解、縮聚；
[0010]步驟五、將步驟四獲得的產(chǎn)物用去離子水清洗，冷凍干燥，煅燒2_8h移除細(xì)菌纖維素模板，從而制備得到三維生物活性玻璃納米管，生物活性玻璃納米管中S12 = CaO摩爾比為3:2-10:1，管內(nèi)徑為15-50nm，管壁厚為3_15nm。
[0011]進一步講，所述醇溶液包括甲醇或乙醇；所述鈣源包括硝酸鈣、氯化鈣或有機鈣源；所述硅源包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯或正硅酸丁酯。
[0012]步驟五中，煅燒的工藝條件為:煅燒溫度為300-800°C，升溫速率為0.5-10°C /min，煅燒時間為2-8h。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]本發(fā)明通過生物模板方法獲得生物活性玻璃納米管材料。本發(fā)明工藝簡單，無需有毒化學(xué)試劑，綠色無污染，生產(chǎn)效率高，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。同時，生物活性玻璃納米管繼承了細(xì)菌纖維素模板的三維空間結(jié)構(gòu)，具有很高的比表面積和孔隙率，可用于骨修復(fù)和再生領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0015]圖1為實例I制備的生物活性玻璃納米管的TEM照片；
[0016]圖2為實例I制備的生物活性玻璃納米管的EDS照片；
[0017]圖3為實例2制備的生物活性玻璃納米管的TEM照片；
[0018]圖4為實例2制備的生物活性玻璃納米管的EDS照片；
[0019]圖5為實例3制備的生物活性玻璃納米管的TEM照片；
[0020]圖6為實例3制備的生物活性玻璃納米管的EDS照片；
[0021]圖7為實例4制備的生物活性玻璃納米管的TEM照片；
[0022]圖8為實例4制備的生物活性玻璃納米管的EDS照片。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步詳細(xì)描述，所描述的具體實施例僅僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明中所用細(xì)菌纖維素可以按照下述步驟制備，但并不限制本發(fā)明中所采用的細(xì)菌纖維素及其制備。
[0025](I)制備培養(yǎng)基:取去離子水，依次加入2.5?1:%葡萄糖，0.75?1:%酵母粉，lwt%蛋白胨，lwt%磷酸氫二鈉，加熱攪拌使之完全溶解，溶液澄清透明。冷卻后用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值到4-5之間，并分裝入錐形培養(yǎng)瓶，最后在高溫滅菌器中以115°C滅菌30min，作為細(xì)菌生長的培養(yǎng)基；
[0026](2)培養(yǎng)基接種細(xì)菌:待滅菌后的培養(yǎng)基冷卻至室溫，在無菌條件下，按照6%的體積分?jǐn)?shù)將種子溶液接種到所述培養(yǎng)基中，放入轉(zhuǎn)速為16 O r /m i η的搖床中，3 O °C下振蕩24h ；
[0027](3)菌種的培養(yǎng):將錐形瓶置于30°C的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)3天，得到細(xì)菌纖維素膜；
[0028](4)產(chǎn)物純化:將細(xì)菌纖維素膜放入去離子水中清洗2次，然后將其再置入去離子水并加熱煮至沸騰，反復(fù)幾次，待細(xì)菌纖維素膜由淺黃色變成白色后，再將其轉(zhuǎn)移至0.5%的NaOH溶液中加熱煮沸30min，接著再換用去離子水煮沸，如此反復(fù)煮沸4?6次后，用去離子水將細(xì)菌纖維素膜清洗直至中性，備用。
[0029]上述制備得到的細(xì)菌纖維素纖維的平均直徑為68nm。
[0030]實施例1、制備一種三維生物活性玻璃納米管，包括以下步驟: