治疗肿瘤性骨缺损的生物活性玻璃陶瓷支架及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及治疗肿瘤性骨缺损的生物活性玻璃陶瓷支架及其制备方法和应用。离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架是掺杂有掺杂离子的生物活性玻璃陶瓷支架，其中所述掺杂离子选自Cu

Bioactive glass ceramic scaffolds for the treatment of tumor bone defects and their preparation and Application

The invention relates to a bioactive glass ceramic stent for treating tumor bone defects and a preparation method and application thereof. The ion doped bioactive glass ceramic support is a bioactive glass ceramic stent doped with doped ions, wherein the doped ions are selected from Cu.

【技术实现步骤摘要】
治疗肿瘤性骨缺损的生物活性玻璃陶瓷支架及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架及其制备方法和应用、尤其是用于骨缺损修复与光热治疗骨肿瘤的应用，属生物材料领域。
技术介绍
目前骨肿瘤的临床治疗方法主要是手术切除，再辅以放射疗法和化学疗法[1]。但是手术会造成大块骨缺损，同时会有癌细胞残留。放射疗法与化学疗法对病人造成很大的毒副作用[2,3]。因此，制备兼具术后骨肿瘤治疗与骨缺损修复的双功能材料具有重要意义。光热治疗作为一种非侵入式的肿瘤治疗方式由于疗效高、靶向性好和毒副作用小的优点引起了广泛关注[4,5]。但是，目前的光热试剂不具备组织修复的功能，而且在体内降解性差，其长期毒性不容忽视[5-7]。而多孔生物活性玻璃陶瓷支架具有非常好的生物相容性和骨组织修复能力，但是不具备光热性能。现有技术文献：[1]B.Zhang,Y.Shan,K.Chen,AfacileapproachtofabricateofphotothermalfunctionalFe3O4@CuSmicrospheres,MaterialsChemistryandPhysics193(2017)82-88.[2]X.Wang,T.Li,H.Ma,D.Zhai,C.Jiang,J.Chang,etal.,A3D-printedscaffoldwithMoS2nanosheetsfortumortherapyandtissueregeneration,NPGAsiaMater.20179(2017)http://10.1038/am.2017.47.[3]H.Ma,C.Jiang,D.Zhai,Y.Luo,Y.Chen,F.Lv,etal,ABifunctionalBiomaterialwithPhotothermalEffectforTumorTherapyandBoneRegeneration,AdvancedFunctionalMaterials26(2016)1197-1208.[4]L.Cheng,C.Wang,L.Feng,K.Yang,Z.Liu,FunctionalNanomaterialsforPhototherapiesofCancer,ChemicalReviews114(2014)10869-10939.[5]Y.Liu,K.Ai,J.Liu,M.Deng,Y.He,L.Lu,Dopamine-melanincolloidalnanospheres:anefficientnear-infraredphotothermaltherapeuticagentforinvivocancertherapy,Advancedmaterials25(2013)1353-1359.[6]G.Song,C.Liang,H.Gong,M.Li,X.Zheng,L.Cheng,K.Yang,X.Jiang,Z.Liu,Core-ShellMnSe@Bi2Se3FabricatedviaaCationExchangeMethodasNovelNanotheranosticsforMultimodalImagingandSynergisticThermoradiotherapy,Advancedmaterials27(2015)6110-6117.[7]D.Li,G.Zhang,W.Xu,J.Wang,Y.Wang,L.Qiu,etal,InvestigatingtheEffectofChemicalStructureofSemiconductingPolymerNanoparticleonPhotothermalTherapyandPhotoacousticImaging,Theranostics7(2017)4029-4040.。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种兼具骨肿瘤治疗与骨缺损修复能力的离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架及其制备方法和应用。一方面，本专利技术提供一种离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架，所述离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架是掺杂有掺杂离子的生物活性玻璃陶瓷支架，其中所述掺杂离子选自Cu2+、Fe3+、Mn2+、Co2+中的至少一种。本专利技术的离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架，通过在生物活性玻璃陶瓷中掺入过渡金属离子(Cu2+、Fe3+、Mn2+、Co2+)，可以兼具光热治疗肿瘤与骨缺损修复的能力。掺入治疗性的过渡金属离子后支架具备光热性能；同时，掺入治疗性的过渡金属离子与生物活性玻璃陶瓷的协同作用可以进一步提高生物活性玻璃陶瓷支架的成骨与成血管能力。较佳地，所述掺杂离子的摩尔百分含量为1～15％。较佳地，所述生物活性玻璃陶瓷支架的组成包括：按原子摩尔比，SiO2：50～90％、CaO：5～40％、P2O5：0.5～20％。该生物活性玻璃陶瓷支架具有一种新的组成，这种新的生物活性玻璃陶瓷矿化能力强，成骨活性高。另一方面，本专利技术还提供一种离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅源水解后加入化学计量比的钙源、磷源和掺杂离子源，混合均匀，得到前驱体溶液；(2)将前驱体溶液陈化、干燥、煅烧，球磨后得到前驱体粉；(3)以前驱体粉为原料，通过三维打印技术制备出素坯；以及(4)将所得素坯烧结，得到离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架。根据本专利技术，采用溶胶－凝胶法制备了含铜、铁、锰、钴中的至少一种的生物活性玻璃粉体；利用三维打印技术，将粉体打印成支架，高温烧结后得到离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架。上述制备方法工艺简单，条件容易控制。较佳地，步骤(1)中，所述硅源为正硅酸乙酯、二氧化硅中的至少一种，所述钙源为钙盐，优选为硝酸钙、氯化钙、碳酸钙、碳酸氢钙中的至少一种，所述磷源为磷酸三乙酯、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸氢铵中的至少一种，所述掺杂离子源为含掺杂离子的盐，优选为硝酸盐。较佳地，步骤(1)中，将硅源与水混合，加入硝酸作为催化剂，搅拌一段时间使硅源水解，优选地，硅源、水、硝酸的体积比为1：(0.1～1)：(0.01～1)，搅拌时间为20～60分钟。较佳地，步骤(2)中，在40～120℃陈化12～72小时。较佳地，步骤(2)中，在90～180℃干燥12～48小时。较佳地，步骤(2)中，在500～1000℃煅烧1～5小时。较佳地，步骤(3)中，将前驱体粉与F127以质量比为1:(0.4～0.7)进行混合，进行三维打印。较佳地，步骤(4)中，将所得素坯在1100～1400℃烧结2～6小时。第三方面，本专利技术提供上述离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架在制备手术后骨肿瘤治疗与骨缺损修复的双功能材料中的应用。本专利技术的离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架具有可控的光热性能，并且光热性能：Cu-BGC>Fe-BGC>Mn-BGC>Co-BGC。离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架在近红外光的照射下可有效杀死肿瘤细胞，光热抗肿瘤效果Cu-BGC>Fe-BGC>Mn-BGC>Co-BGC。离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架能促进细胞分化，同时Fe-BGC和Mn-BGC支架有利于细胞的黏附、铺展。因此，离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架有望用作手术后骨肿瘤治疗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架，其特征在于，所述离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架是掺杂有掺杂离子的生物活性玻璃陶瓷支架，其中所述掺杂离子选自Cu

【技术特征摘要】
1.一种离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架，其特征在于，所述离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架是掺杂有掺杂离子的生物活性玻璃陶瓷支架，其中所述掺杂离子选自Cu2+、Fe3+、Mn2+、Co2+中的至少一种。2.根据权利要求1所述的离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架，其特征在于，所述掺杂离子的摩尔百分含量为1～15%。3.根据权利要求1或2所述的离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架，其特征在于，所述生物活性玻璃陶瓷支架的组成包括：按原子摩尔比，SiO2：50～90%、CaO：5～40%、P2O5：0.5～20%。4.一种权利要求1至3中任一项所述的离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将硅源水解后加入化学计量比的钙源、磷源和掺杂离子源，混合均匀，得到前驱体溶液；（2）将前驱体溶液陈化、干燥、煅烧，球磨后得到前驱体粉；（3）以前驱体粉为原料，通过三维打印技术制备出素坯；以及（4）将所得素坯烧结，得到离子掺杂生物活性玻璃陶瓷支架。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述硅源为正硅酸乙酯、二氧化硅中的至少一种，所述钙源为钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴成铁，刘雅琴，常江，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31