文档介绍：溶胶凝胶法制备球形 CaO-SrO-ZnO-SiO2 颗粒
Ill Yong Kim·Mark R. Towler·Anthony Wren·Chikara Ohtsuki
摘要:此项研究涉及玻璃离子水泥的玻璃相主要的备选材料 CaO-SrO-
ZnO-SiO2 球形陶瓷颗粒的形成。这些形成玻璃离子水泥的玻璃有着形成骨水泥的
潜力,因为,不同于传统的玻璃离子水泥,它们不包含抑制人体中羟基磷灰石钙
化的铝离子。玻璃离子水泥中的玻璃相需求一个可控的玻璃形态以及粒径分布。
但是,在研究溶胶凝胶法制备球形 CaO-SrO-ZnO-SiO2 颗粒方面,迄今为止还未有
报道。在本课题研究中,凝胶由含有聚乙二醇、锶、钙和锌的硝酸盐正硅酸乙酯
水溶液的水解和缩聚制得。通过不同的水与正硅酸乙酯的摩尔比和起始化合物中
的金属离子含量来控制凝胶的形态和大小使这变为可能。当一个 3-5 微米均匀等
分的球形粒子起始化合物组成的摩尔比为
Sr(NO3 ):Ca(NO3 )2 :Zn(NO3)2 :Si(OC2H5 )4 = x::(- x):(0≤x≤
),得到水和正硅酸乙酯的摩尔比例为 。起始化合物组成的限制是由水
用少量的锶离子的溶解度低,水解加速以及在水含量较高的缩聚反应引起的。
在牙科,玻璃离子水门汀(GPCs)在传统上用作修复和粘接。因为其不仅可
以粘接外科金属也可以粘接骨的无机相,所以玻璃离子水门汀做为骨水泥是有潜
在的用处的。玻璃离子水门汀是由玻璃与丙烯酸水溶液的反应形成的;玻璃相做
为玻璃离子水门汀制备的金属离子源,受到酸和金属离子的侵蚀后从玻璃结构释
放到水溶液中,这些离子被聚丙烯酸的羧基链束缚。溶液内发生的交叉连接是由
玻璃内聚丙烯酸和金属离子的反应引起的。
在所有的商业性质的玻璃相组成的铝硅酸盐玻璃,经过玻璃中释放铝离子和
聚丙烯酸的羟基基团之间的化学反应形成水泥。但是,释放的铝离子已经被报道
会引起骨质矿化并且和脑退化性疾病的发病机制有牵连。为了解决这个问题,玻
璃相中无铝成为必要的条件。Towler 等人基于钙锌硅酸盐玻璃中与铝离子有着相
似作用,作为网络改性氧化物与中间氧化物的锌离子报道了一种新型玻璃离子水
门汀。氧化锶引入到 CaO–ZnO–SiO2 玻璃也有报道,锶是一种密闭,并且具有抗
菌性和成骨性能的元素。此外,锶离子的半径与钙相似。一个以前的报道称 CaO–
SrO–ZnO–SiO2 玻璃是一个可以向玻璃离子水门汀提供合适的抗菌性和机械性能
的前躯体。为了改进未来玻璃离子水门汀的临床应用,需要掌控更多玻璃相的组
成。
对于制备玻璃和陶瓷颗粒,溶胶凝胶的处理有几个好处。与常规的熔融淬火
技术以及低温处理技术相比,溶胶凝胶可以更好的控制形态。最近,我们报道了
一种二氧化硅微球为基础的系统,可以通过溶胶凝胶法与水溶性聚合物如乙二醇
相结合得到。得到的粒子形态和大小可以由起始化合物中存在的水溶性聚合物控
制。在此研究中,我们应用这个制备 CaO–SrO–ZnO–SiO2 微球作为一种可行性研
究以确定合适的组成与条件,来生产这些新的玻璃离子水门汀填料。
2 实验步骤
市售的化学试剂作为反应物无需