硅-磷酸钙微球的制备及其性能研究

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传统的磷酸钙类材料如羟基磷灰石(HA)、磷酸三钙(TCP)等因与自然骨中的无机成分类似,具有良好的骨传导性、生物相容性和降解性,目前已被广泛用于骨修复、药物传递及其它生物学领域。然而,临床结果发现其生物活性不足,降解性不够理想。硅元素作为人体的一种微量元素,可促进成骨分化及新骨矿化。另外,具有微纳结构的微球材料因其比表面积大、具有纳米尺寸孔道等优点在药物传递领域引起了人们的关注。本文采用水热合成法制备了含硅的磷酸钙微球,研究了硅源、水热温度、水热时间、及模板剂用量对于硅-磷酸钙微球理化特性、降解性能以及药物缓释行为的影响。主要研究结果表明:(1)以TEOS、CaCl2以及(NH42HPO4作为硅源、钙源及磷源,以EDTA-2Na作为模板剂,采用水热法在100℃/12 h条件下成功合成了含硅的磷酸钙微球,其硅含量为0.44 at.%,球形度较高,尺寸均一(15μm左右),分散性较好,具有磷灰石晶体结构。(2)研究了水热温度以及水热时间对硅-磷酸钙微球合成的影响。结果表明,随反应温度升高,微球尺寸减小,微球结构由致密变得疏松。水热时间对微球形貌的无显著影响。最佳制备条件为100℃/12 h;(3)模板剂EDTA-2Na的添加有利于微球形貌的形成,随着EDTA-2Na用量的不断增加,微球尺寸逐渐减小,表面片状结构由长片状转变为短片状,结构由疏松变得致密,比表面积逐渐增加,孔径减小。当EDTA-2Na用量高于0.05g时,对微球形貌影响趋势减缓;(4)硅-磷酸钙微球由于表面形貌的不同导致降解程度以及药物负载/释放行为具有差异性,比表面积大的微球降解程度高,药物负载能力高,但药物释放量呈相反趋势,微球对两种模型药物的释放均可达到缓慢持续释放状态;(5)相同制备条件下,硅的掺入对微球形貌具有一定调控作用,与Ca P微球相比,硅-磷酸钙微球形貌尺寸更为均一,尺寸更小(在15μm左右,Ca P微球在30μm左右),结构更为致密,比表面积更大并且具有更好的降解性和更高的药物负载能力。
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