阅读说明：本技术 一种含铜生物活性玻璃敷料及其制备方法 (Copper-containing bioactive glass dressing and preparation method thereof ) 是由 何创龙 周小军 张骞骞 牟婵 赵剑 于 2021-02-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种含铜生物活性玻璃敷料的制备方法,采用溶胶-凝胶的方法制备,依次加入正硅酸乙酯、硝酸钙、磷酸三乙酯、硝酸铜,与稀硝酸溶液水解反应,所述含铜生物活性玻璃敷料中SiO-2的摩尔百分含量为70％,铜的摩尔百分含量为0.5％-1％,所述铜是以Cu～(2+)的形式均匀分布在生物活性玻璃内部。本发明制备的含铜生物活性敷料制备条件温和,具有非常好的生物相容性和显著的促血管再生作用,在慢性难愈合伤口,例如糖尿病足溃疡,压力性溃疡,血管性溃疡,烧烫伤创面,术后感染性创面等的治疗方面具有广阔的应用前景。(The invention relates to a preparation method of copper-containing bioactive glass dressing, which is prepared by adopting a sol-gel method, wherein tetraethoxysilane, calcium nitrate, triethyl phosphate and copper nitrate are sequentially added to perform hydrolysis reaction with a dilute nitric acid solution, and SiO in the copper-containing bioactive glass dressing 2 The mol percentage of the copper is 70 percent, the mol percentage of the copper is 0.5 to 1 percent, and the copper is Cu 2+ Is uniformly distributed in the bioactive glass. The copper-containing bioactive dressing prepared by the invention has mild preparation conditions, very good biocompatibility and obvious effect of promoting angiogenesis, and has wide application prospect in the treatment of chronic wounds which are difficult to heal, such as diabetic foot ulcer, pressure ulcer, vascular ulcer, burn and scald wound surfaces, postoperative infectious wound surfaces and the like.)

一种含铜生物活性玻璃敷料及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物医用技术领域，具体为一种含铜生物活性玻璃敷料及其制备方法。

背景技术

临床治疗创面的最佳方法是自体皮肤移植，但是针对糖尿病创面，自体皮肤存在病理性问题无法使用。而其他的治疗手段例如异体皮肤移植、合成材料修复等均存在一定的局限性例如免疫排异反应、修复效果不好、价格过于昂贵等。生物活性玻璃在软组织修复或再生中的应用研究中具有促血管生成的作用，且具有抗菌效果、价格相对便宜。

近些年常用制备生物活性玻璃的主要方法是溶胶-凝胶法和有机模板法，但并没有基于上述方法，添加微量元素的生物活性玻璃产品，或微量元素的含量控制及适合产品的特定功能的微量元素。例如，铜是人体内具有强大抗菌活性的微量元素，微量的铜元素能够有利于血管再生和抗菌作用，但是过量的铜离子聚集会催化诱导氧化还原反应对细胞环境造成破坏。

深入研究这些元素(离子)在细胞外基质中的浓度(治疗浓度)及它们对组织再生和修复作用的机制，有助于设计开发在生理环境中具有可控的元素(离子)释放与具有生物应答能力的生物玻璃材料，为此，我们提出一种含铜生物活性玻璃敷料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铜生物活性玻璃敷料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含铜生物活性玻璃敷料及其制备方法，先将正硅酸乙酯、硝酸钙、磷酸三乙酯和硝酸铜依次加入到稀硝酸溶液中进行水解反应，形成浅蓝色溶胶溶液。待水解反应完全后将溶胶溶液放置于烘箱内进行凝胶化反应，此时溶胶转变成凝胶形成浅蓝色玻璃状晶体。将得到产物经烘干和高温煅烧，再经研磨过筛后收集。具体步骤如下：

第一步：取密闭性较好的反应容器，在里面加入超纯水，再加入适量稀硝酸溶液。然后依次向反应液中加入正硅酸乙酯溶液、四水硝酸钙、磷酸三乙酯溶液和三水硝酸铜。室温下剧烈搅拌至水解反应完全。

第二步：将上述反应液转移至温度恒定的烘箱内，进行凝胶反应。此时保证反应体系密封且受热均匀。待凝胶化结束后，将材料取出捣碎，放置在烘箱或者马弗炉中烘干。

第三部：将烘干后的样品取出，经初步研磨后将样品放置在坩埚中在马弗炉内进行高温煅烧。取出煅烧后的材料，经研钵研磨后过筛收集。

优选地，所述的第一步中加入的稀硝酸溶液浓度为2M，稀硝酸溶液与水体积比例为1：4。正硅酸乙酯、四水硝酸钙、磷酸三乙酯和三水硝酸铜的加入间隔时间为30-45分钟，反应条件为室温和密封。其中各组分的摩尔百分比分别为70％SiO₂、4％P₂O₅、25.5％CaO和0.5％-1％CuO。

优选地，所述的第一步中所有试剂加入完成后应继续反应4-6小时。

优选地，所述的第二步中的烘箱温度为60-72℃，反应时间为24-48小时；例如密封的溶胶于60℃放置48h或72℃放置24h。

优选地，所述的第二步中的烘干温度温度为120-160℃，烘干时间为24小时。

优选地，所述的第三步中的煅烧温度为700-800℃，煅烧时间为3小时。筛网目数选择为200-300目。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：该含铜生物活性玻璃敷料及其制备方法，合成步骤简单温和易操作，能够实现大批量生产，。此外，合成的含铜生物活性玻璃材料具有良好的细胞相容性，对皮肤无刺激作用，微量的铜离子释放能够有效促进血管的再生效果，这对难愈合皮肤创面的修复具有较强的实用意义。

附图说明

图1是实施例1和实施案例2所得生物活性玻璃的扫描电子显微镜图及能谱分析；

图2是实施例2所得生物活性玻璃的粒径分布图；

图3是实施例2所得生物活性玻璃的XRD图；

图4是实施例2和3所得生物活性玻璃及2.5Cu、5Cu和10Cu在模拟体液中的铜离子释放曲线。

图5是实施例1、2和3所得生物活性玻璃样品对小鼠背部皮肤刺激实验，样品对小鼠背部皮肤处理时间为4小时。(每只小鼠加样量为100mg，加入PBS缓冲液的量为70μL)

图6是实施例1、2和3所得生物活性玻璃样品及45S5、商用45S5、58S、2.5Cu和5Cu生物活性玻璃样品的浸提液与HUVEC共培养1、3和5天后的细胞存活率。其中实验组浸提液占总细胞培养液比例分别为：1/4、1/8和1/16。检测波长为450nm。

图7是实施例1、2和3所得生物活性玻璃样品及45S5、商用45S5、58S、2.5Cu和5Cu生物活性玻璃样品的浸提液与HUVEC共培养后，HUVEC经Transwells小室培养迁移后的细胞形态；B、细胞迁移示意图；C、迁移细胞数的定量分析，*代表实验组与空白对照组对比(p<0.05)，#代表0.5Cu和1Cu与其他组对比(p<0.05)，&代表0.5Cu和1Cu对比。实验组采用浸提液浓度为1/8，细胞种植密度：2.0×105cells/ml。

图8是实施例1、实施例2、45S5和商用的Cellerate样品对I型糖尿病SD大鼠背部皮肤缺损的修复治疗图。

图9是对图8中皮肤缺损面积的采集比较图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施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。

本发明提供一种技术方案：一种含铜生物活性玻璃敷料及其制备方法，由以下成分组成：70％SiO₂、4％P₂O₅、25.5％CaO和0.5％-1％CuO。

实施例一

70S生物活性玻璃敷料制备：取一个带盖密闭容器，加入20ml超纯水，接着加入5ml2M稀硝酸溶液，吸取33.5ml的正硅酸乙酯(TEOS)加入含有硝酸的水溶液中，混合液室温搅拌水解反应30min。然后每间隔30min，依次加入13.16g硝酸钙(Ca(NO₃)₂·4H₂O)、2.9ml磷酸三乙酯(TEP)，接着搅拌5h，直至形成均一、透明的溶胶。密封的溶胶于60℃置48h，然后120℃干燥处理24h。干燥后的凝胶研磨处理，再于马弗炉中700℃煅烧3h。最后，将煅烧后的样品研磨处理，再过200目筛网后得到粉末样品。

实施例二

0.5％Cu生物活性玻璃敷料制备：取一个带盖密闭容器，加入20ml超纯水，接着加入5ml 2M稀硝酸溶液，吸取33.5ml的正硅酸乙酯(TEOS)加入含有硝酸的水溶液中，混合液室温搅拌水解反应30min。然后每间隔30min，依次加入12.9g硝酸钙(Ca(NO₃)₂·4H₂O)、2.9ml磷酸三乙酯(TEP)和0.26g硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)，接着搅拌5h，直至形成均一、透明的溶胶。密封的溶胶于60℃置48h，然后120℃干燥处理24h。干燥后的凝胶研磨处理，再于马弗炉中700℃煅烧3h。最后，将煅烧后的样品研磨处理，再过200目筛网后得到粉末样品。

实施例三

1％Cu生物活性玻璃敷料制备：取一个带盖密闭容器，加入20ml超纯水，接着加入5ml 2M稀硝酸溶液，吸取33.5ml的正硅酸乙酯(TEOS)加入含有硝酸的水溶液中，混合液室温搅拌水解反应30min。然后每间隔30min，依次加入12.65g硝酸钙(Ca(NO₃)₂·4H₂O)、2.9ml磷酸三乙酯(TEP)和0.52g硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)，接着搅拌5h，直至形成均一、透明的溶胶。密封的溶胶于60℃置48h，然后120℃干燥处理24h。干燥后的凝胶研磨处理，再于马弗炉中700℃煅烧3h。最后，将煅烧后的样品研磨处理，再过200目筛网后得到粉末样品。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。