一种多功能介孔生物材料、制备方法及应用与流程

1.本发明涉及一种用于急救创伤止血、抗菌、软组织创伤修复、骨缺损再生修复的独特多孔结构的多功能生物材料，属于体表、体内软/硬组织创伤再生修复、急救生物材料领域。


背景技术：

2.在我国每年有数百万的人死于因车祸、摔伤、砸伤、自然灾害、手术中或手术后以及其它突发事件造成的失血过多、组织坏死/感染以及骨缺损不愈合、延迟愈合等。尤其是近年来我国老龄化加速，以及各种不良生活习惯日益盛行，造成慢性炎症、器官病变或损伤等，都会引起各种组织、器官损坏或切除后重建修复问题。因此，对各种人体组织损伤、创伤实现快速止血、炎症控制、感染防控并促进受损组织、器官再生修复或者愈合，是临床最需要的治疗方案和人工干预策略。
3.目前常用的人工生物材料主要是敷料、止血带、绷带、高分子材料、无机非金属陶瓷、生物活性玻璃、可降解合金以及大量不可降解金属和合金。尽管一些常规敷料(如壳聚糖、明胶、胶原蛋白)价格低廉、使用相对方便，并能有效覆盖创伤表面，能够从物理上阻断一部分创伤性出血、隔离细菌感染，但是对于出血量速度较快、出血量较大的创伤情况，则存在局限性，并且在各种止血材料和敷料使用中易造成伤口粘连，引起创面炎性反应时间长、更换困难。同时，这类生物材料对大的组织创伤愈合修复的刺激活性极为有限，不能有效防控患者自身慢性病变和炎症条件下的组织创伤修复。因此，开发能快速、安全、有效的针对创伤止血、促进创伤愈合并协同防控炎症、感染的多功能介孔生物材料或方法将是临床医学和生物医学面临的长期挑战。
4.近年来，大量研究证明，一些人体机体代谢必需的无机离子能够调节炎症、有效抑菌甚至杀菌，或者促进血管化和创伤愈合、修复。譬如，人们发现铜、锌等能够有效抗菌，镁离子、锌离子具有调控炎症功能，硅、硼、铜、镁、锌等可以调节血管内皮细胞因子和促进血管生长功能，钙、硅、锶、镁、锌等可以调节成骨相关因子表达和骨再生效率，改善骨密度或提升骨强度等，此外，钠、钾离子还可以调节生物玻璃类材料的降解性。并且，大量研究证实介孔结构的非晶玻璃态材料具有止血功能，并可以促进软组织再生愈合。但是，如何有机协调各种功能，解决各种软、硬组织创伤修复，并同步防控炎症和感染问题，是生物医用材料制备科学领域的棘手问题。譬如各种事故造成软、硬组织损伤存在炎症反应不同步演变问题，尤其是硬组织内因细菌聚集引起生物膜形成使得感染无法有效根除，都是组织创伤修复中需要严密关注的问题，不少抗炎症、抗感染药物使用对患者生理机能造成不良影响，甚至引起耐药性问题。这些问题都是传统生物材料和器械产品没有兼顾的问题。
5.根据现有技术研究来看，迫切需要探索在化学组成、理化性能以及生物学效应上均满足临床上人体内各种创伤内各种病理反应及并发症、副反应的协同防控性多功能性材料，这样的材料不仅具备在细胞及分子水平上实现对人体细胞的相容性，并主动调控血管化，同时材料的微结构、尤其是孔道相互贯通条件下的多孔材料在促凝血、促进创伤愈合、
防治感染以及了解炎症免疫反应当面同步发挥其效应。显然，依赖于既往的常规高比表面积的无机颗粒常规材料，如微孔铝硅酸盐、介孔硅、介孔生物玻璃、生物活性陶瓷以及高分子材料等材料都无法满足，只有在化学组成、微结构上通过创新设计和优化构建，才能成为新一代多功能介孔生物材料，解决大量临床软、硬组织创伤急救、再生修复和并发症防控问题。


技术实现要素：

6.为了解决背景技术中缺失的技术空白，本发明提出了一种多功能介孔生物材料及制备方法，具有独特多孔结构，用于促进各类软、硬组织创面愈合或再生修复，尤其是能用于慢性病变环境下存在炎症问题的创面高效抑菌、防感染并快速愈合修复，填补了现有技术的空白。
7.本发明的双孔道微结构使得其颗粒物外部具有极高比表面并且内部具有尺寸更大的孔道，对创伤出血具有极为高效的促凝血能力，并能够吸附组织再生性细胞的活性因子，有利于细胞粘附、生长、增殖和分化，并且这类材料可降解吸收，还完全生物相容。
8.此外，通过调节材料的煅烧温度、钠/钾离子含量水平，以及调控介孔结构，使得材料的组成、微结构设计极其有利于释放的人体生理必需并能高效抑菌的无机离子组合物。
9.本发明材料解决了快速止血、高效抑菌、长效抗感染和促进软/硬组织多种功能协同再生修复的多种功能需求，从而达到理想的多功能介孔生物材料标准，为解决临床问题提供了优越的新型多功能介孔生物材料。
10.本发明采用的技术方案是：
11.一、一种多功能介孔生物材料：
12.所述多功能介孔生物材料是独特的介孔结构颗粒物，具有位于内部的“卷心菜”结构和位于外部的包绕介孔结构。
13.所述的内部的“卷心菜”结构中相邻卷心片之间的间隙孔距在30～200nm。
14.所述的外部的包绕介孔的孔径为5～25nm。
15.本发明所述的介孔结构超细颗粒物为100nm～180μm的超细粉末的一次造粒颗粒物或300μm～3mm的二次造粒颗粒物。
16.一次造粒颗粒物的颗粒度大小为100nm～180μm，二次造粒颗粒物的颗粒度大小为300μm～3mm。
17.外部的包绕介孔和内部的“卷心菜”构成的所述孔道结构化学物质为非晶玻璃态。
18.所述多功能介孔生物材料的主要成分为sio2‑
b2o3‑
cao。
19.所述多功能介孔生物材料还含有p2o5、cuo、mgo、zno、sro、li2o、na2o和/或k2o其中的一种或者多种。
20.所述的介孔结构颗粒物中各组分的摩尔份数为：
21.sio
2 24～60份
22.b2o
3 4～30份
23.cao 10～40份
24.p2o
5 0～6份
25.mgo 0～10份
26.cuo 0～5份
27.zno 0～10份
28.sro 0～10份
29.li2o 0～5份
30.na2o 0～5份
31.k2o 0～5份。
32.本发明是以硅、硼的氧化物sio2和b2o3为孔道骨架，以及其它多元氧化物在骨架结构中杂化的非晶玻璃态超细颗粒物构成，超细颗粒物以“卷心菜”结构作为内核，并以包绕的介孔孔道结构为外层形成的近似球形颗粒，超细颗粒物可以通过二次造粒形成微米到毫米级大颗粒物。
33.所述的多功能介孔生物材料采用模板剂介导的溶胶
‑
凝胶方式制备，以及再经二次造粒后制备获得颗粒物。所述的模板剂种类没有严格的限制，只要不影响“卷心菜”结构
‑
包绕介孔结构生成的活性剂均可以作为模板剂用于该多功能介孔生物材料的合成。
34.本发明利用微结构导向剂采用溶胶
‑
凝胶方式制备具有独特介孔结构的超细颗粒粉末，作为所述多功能介孔生物材料。
35.二、一种多功能介孔生物材料的制备方法，方法包括以下步骤：
36.1)将微结构导向剂加入到去离子水中，搅拌溶解后用酸溶液调节ph值，继续搅拌至溶液澄清；
37.2)再将正硅酸乙酯加入并充分水解，然后依次加入磷源、硼源和可溶性金属盐，密闭充分搅拌得到溶胶；
38.3)将溶胶进行干燥处理，然后煅烧获得粉末，将粉末再球磨得到玻璃态的超细的介孔粉末，将玻璃态的介孔粉末进行二次造粒制成的颗粒物作为所述多功能介孔生物材料。
39.所述的可溶性金属盐包括可溶性钙盐和可溶性镁盐。所述的可溶性金属盐还包括可溶性铜盐、可溶性锶盐、可溶性锂盐、可溶性钾盐、可溶性钠盐和可溶性锌盐中的一种或者多种。
40.方法具体为：
41.1)将微结构导向剂按1:(20～30)的质量比加入到去离子水中，在10～60℃下机械搅拌溶解，用酸溶液调节溶液的ph值至1.0～3.0，继续搅拌至溶液澄清；
42.2)再将正硅酸乙酯加入上述溶液中并充分水解，依次加入磷源、硼源和可溶性金属盐，密闭并且在环境温度为40～95℃条件下充分搅拌4～36小时，得到均匀的溶胶；
43.3)将步骤2)得到的溶胶在60～160℃下干燥处理，然后在550～750℃下煅烧，煅烧后球磨得到玻璃态的超细的介孔粉末，将玻璃态的介孔粉末进行二次造粒制成的颗粒物作为所述多功能介孔生物材料。
44.所述的微结构导向剂为聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物，优选pluronic p123(peo20
‑
ppo70
‑
peo20)、pluronic f127(peo106
‑
ppo70
‑
peo106)、pluronic f108(peo133
‑
ppo50
‑
peo133)中的一种或任意的组合。
45.所述的磷源为磷酸三乙酯或磷酸；所述的硼源为硼酸。
46.所述的钙盐为硝酸钙或乙酸钙；所述的镁盐为硝酸镁或乙酸镁；所述的铜盐为硝
酸铜；所述的锂盐为硝酸锂或碳酸锂；所述的钾盐为硝酸钾或者碳酸钾；所述的钠盐为硝酸钠或者碳酸钠；所述的锌盐为硝酸锌；所述的锶盐为硝酸锶。
47.所述的酸溶液为硝酸或盐酸溶液。
48.所述的二次造粒是黏性溶液悬滴包绕、黏性溶液喷雾包绕中的一种；
49.所述黏性溶液悬滴包绕具体为：
50.4)将步骤3)得到的介孔粉末进行球磨处理，再将球磨处理后的粉末按固/液质量比1:(2～8)加入到质量分数为1％～10％的有机粘结剂溶液中，均匀搅拌形成糊状物后，再糊状物逐滴滴加到异性电荷有机粘结剂溶液中，然后分离出微颗粒后，进行干燥，在500～700℃下煅烧处理，得到颗粒度为300μm～3mm的颗粒物。
51.所述黏性溶液喷雾包绕具体为：
52.4)将步骤3)得到的介孔粉末球磨处理，再将球磨处理后的粉末按固/液质量比1:(4～20)加入到1％～10％的有机粘结剂溶液中，然后搅拌均匀形成极薄的浆料，再通过高压喷射器将稀薄浆料喷射到60～100℃热空气气氛中，使得浆料微粒快速干燥，然后在500～700℃下煅烧处理后到颗粒度为300μm～3mm的颗粒物。
53.所述的有机粘结剂采用透明质酸、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、海藻酸钠中的一种。
54.所述的微结构导向剂与正硅酸乙酯的摩尔比为100：(3000～6000)；所述的磷源与正硅酸乙酯的摩尔比为100：(0～2000)，硼源与正硅酸乙酯的摩尔比为100：(80～3000)，钙盐与正硅酸乙酯的摩尔比为100：(60～600)，钙盐与锌盐、镁盐或锶盐的摩尔比均为100：(0～25)，钙盐与铜盐、锂盐、钠盐或钾盐的摩尔比均为100：(0～12)。
55.所述步骤3)将溶胶进行干燥处理具体是排出溶胶中的水分，优选烘干或者真空干燥法。
56.所述多功能介孔生物材料应用于体表与体内的创伤止血和愈合修复。
57.所述多功能介孔生物材料应用于体表和体内动脉、静脉破损的止血和软组织创面愈合，关节软骨钙化层、肌腱、韧带和骨膜修复重建，以及各种骨创伤的再生修复等。
58.所述多功能介孔生物材料不仅含有常见的介孔结构，还包含有“卷心菜”形态的内部多孔结构，并且间隙孔距尺度大于外部六方介孔孔道尺度，可以快速吸附大量水分、活性分子、蛋白质等，改善损伤内组织修复细胞粘附、生长的基质表面活性，并且材料降解释放出的多种无机离子的组合物能够高效调节炎症免疫反应，防治病原菌在创伤内驻留后形成细菌生物膜，因而可以应用于体表与体内的创伤快速高效止血和愈合修复，具体优选地应用各种体表和体内动脉、静脉破损的止血和软组织创面愈合，关节软骨钙化层、肌腱、韧带和骨膜修复重建，以及各种骨创伤的再生修复领域。
59.所述的多功能介孔生物玻璃化学组分不受以上组分的严格限制，如二氧化硅、三氧化二硼、氧化钙作为必需组分外，氧化铜、氧化锌、氧化锶、氧化镁可以不同时为0即可，氧化钠、氧化钾的含量没有严格限制，其它生理代谢必需的锂、硒、铁的无机氧化物均可以加入到该多功能材料。
60.所述的颗粒度为300μm～3mm的二次造粒颗粒物的化学组成不受严格限制，可以是经透明质酸、壳聚糖、海藻酸钠等造粒干燥后不经煅烧处理的颗粒物，直接用于止血用途，也可以再次经过低温煅烧后形成介孔生物玻璃颗粒物，用于促进骨创伤填充修复用途。
61.本发明所述的多功能介孔生物材料，介孔骨架中对杂化的无机离子没有严格限
制，凡是有利于维持和提高其生物相容性、止血效率、抑菌效率、控制炎症反应以及促进组织修复的无机离子均可以加入到介孔骨架中。
62.本发明所述的多功能介孔生物材料，其颗粒度没有严格限制，可以是纳米级到百微米级的超细颗粒，也可以是数百微米到毫米级的大颗粒物，大颗粒物的形态和结构没有严格限制，可以是超细颗粒堆砌形成的疏松颗粒，以有利于防止粉尘化、填充、植入等需求。
63.本发明所述的多功能介孔生物材料，比表面积水平不是决定生物学功能的关键因素。
64.本发明所述的多功能介孔生物材料，有利于维持和提高其生物相容性、促进损伤组织修复效率的有机、无机分子或离子可以修饰到孔道壁中。
65.本发明所述的多功能介孔生物材料，是将超细颗粒物在有机黏性液滴上包裹、干燥、煅烧，或者将超细颗粒物搅拌于有机粘性溶液中，再干燥、破碎、煅烧，形成的本发明所述的生物玻璃多功能介孔生物材料颗粒物。
66.本发明所述的多功能介孔生物材料，是利用有机分散剂或者助燃剂等辅助物制备超细颗粒物。
67.本发明所述的多功能介孔生物材料，通过加入到其它有机、无机基质中形成止血或创伤修复的薄膜、海绵、绷带、胶体或膏体等的应用。
68.本发明所述的多功能介孔生物材料，对应用范围不存在严格限制，在体表和体内创伤止血、软/硬组织创伤修复、炎症调控、感染防控等领域均可以应用。
69.本发明方案是利用微结构导向剂作为微结构导向剂，采用溶胶
‑
凝胶的方法，制备具有独特介孔型颗粒材料，制备工艺简单，用于动脉和静脉止血，以及软组织、骨组织创伤的促进愈合或再生修复，材料的组织相容性良好，可调节创伤内炎性反应，防治病原菌感染的生物医用材料。
70.本发明具有的有益效果体现在：
71.1)在组成上，基于低温煅烧处理制备所得的非晶玻璃态介孔材料超细颗粒物或者再经二次造粒的团聚颗粒物，所含多元氧化物接触体液会较快降解，释放的无机离子组合物及其剂量水平均是人体生理代谢必需的矿物质或微量元素的剂量水平，不存在严重影响细胞、组织相容性的问题，同时这些无机离子组合物还非常显著地表现出抑制创面常见病原菌活性、促进病原菌凋亡的特性，以及促进血管化的效应，因而不需要对创面进行彻底清创后处理。
72.2)在(微)结构上，由外部包绕的介孔结构与内部呈“卷心菜”结构构成的超细颗粒物，介孔结构的孔道尺度小(孔径为5～25nm)，内部的“卷心菜”结构间隙孔距大(30～200nm)从而形成独特的双重多孔结构，尽管这类超细颗粒物比表面积(15～120m2/g)比沸石、介孔硅球比表面积低一个数量级，但是这种特定微结构和化学组成显示出比quikclot等还优异的止血效率，显示出与常规高比表面积不一样的止血机制；同时，这种不完全依赖于高比表面积的独特微结构与创伤接触时不会引起剧热效应，不会对创伤组织造成二次损伤；此外，经过二次造粒形成的疏松大颗粒物对于较大创面动脉止血、软组织或骨缺损充填时更有利于操控，从而实现生物学功能和手术植入过程的理想契合。
73.3)在生物学效应上，以具有促进血管化、防止感染、控制炎症、快速凝血、促进软/硬组织再生修复等特定生物学效应的人体矿物质和微量元素协同构筑的介孔性材料，与创
伤接触时，由快速富集血小板、快速凝血、快速水分吸收等多机制协同效应，实现包括大动脉管快速止血、促进组织再生细胞粘附、生长的优异性能，从而实现了止血、抗感染、控制炎症反应和促进创伤再生修复的多功能性，根本性解决了一直以来创伤急救、软
‑
硬组织创伤同步修复的难题。
74.4)在可操作性上，按常规溶胶
‑
凝胶法、低温煅烧、二次造粒等技术制造的具有广泛尺度分布的不同系列多功能介孔生物材料，可以实现体内外任意创伤止血、创伤愈合或再生修复所需的植入物。
75.因此，这种高效止血、促进组织修复并协同防控各种并发症、副反应的可降解玻璃态介孔颗粒材料显著的特征是:材料的制备工艺简单，能根据创伤大小选择不同颗粒度的材料填塞或者涂附于受损创伤表面，能高效凝血和止血，颗粒物降解释放的无机离子组合物有效杀灭创面病菌和促进创面愈合，避免创伤感染等问题，极大地改进了创伤急救及组织修复的施治策略。
76.本发明的多功能介孔生物材料可以在体表和体内软、硬组织创伤止血急救和组织再生修复领域中应用。
附图说明
77.图1是多功能介孔生物材料超细颗粒透射电镜照片。
78.图2是多功能介孔生物材料超细颗粒二次造粒后光学照片图(颗粒度：a，300～400μm；b，700～900μm；c，2000～3000μm)。
79.图3是多功能介孔生物材料降解释放离子浸提液杀灭金黄色葡萄球菌照片。
80.图4是多功能介孔生物材料促进糖尿病大鼠皮肤创面愈合照片。
81.图5是多功能介孔生物材料修复骨缺损照片。
具体实施方式
82.下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的范围，凡基于本发明上述内容所实现的技术和制备的材料均属于本发明的保护范围。实施例所使用试剂纯度均不低于其分析纯试剂纯度指标。
83.本发明的实施例如下：
84.实施例1：sio2‑
b2o3‑
cao
‑
p2o5‑
cuo
‑
mgo
‑
zno
‑
sro
‑
li2o
‑
na2o
‑
k2o介孔材料
85.1)将0.02mol的p123微结构导向剂按1:20的比例加入到3000ml去离子水中，在40℃下机械搅拌4小时充分溶解，用盐酸溶液调节其ph值至1.0，继续搅拌至溶液澄清；再将0.75mol正硅酸乙酯加入上述酸性溶液中并充分水解，加入0.06mol磷酸三乙酯水解后，依次0.57mol硼酸、0.74mol硝酸钙、0.03mol硝酸铜、0.01mol硝酸镁、0.01mol硝酸锌，0.05mol硝酸锶，0.01mol硝酸锂，0.01mol硝酸钠，0.01mol硝酸钾在40℃搅拌12小时，在95℃搅拌24小时，得到溶胶溶液；
86.2)将步骤1)得到的溶胶溶液在120℃下干燥，充分干燥后在700℃下煅烧处理8小时，得到介孔玻璃态无机粉末；
87.3)将步骤2)得到的粉末球磨8小时，再将该超细粉体按固/液比1:20加入到12.5％的氯化钙溶液中并在100℃环境温度下浸泡12小时，然后抽滤溶液，用去离子水和无水乙醇
洗涤，干燥后得到颗粒度为200nm～120μm的介孔生物玻璃粉体；
88.4)将步骤3)所得粉体10克在连续搅拌下均匀分散到质量百分数为3％的30克海藻酸钠溶液中，搅拌均匀后，用微量进样蠕动泵将糊状物逐滴加入到质量百分数为5％的壳聚糖溶液中，将分离出微颗粒物进行干燥，并在550℃下煅烧60分钟，从而得到颗粒度为～2.0mm的颗粒物。
89.如附图1a所示，透射电镜观察到超细颗粒近似球形颗粒物，外部为包绕介孔结构，内部为“卷心菜”结构，外部介孔孔径在10～15nm，内部“卷心菜”结构间隙孔距为60～120nm；如附图2a所示，数码相机拍摄的二次造粒颗粒物近似球形物，颗粒度粒度为～2.0mm的水平。
90.实施例2：sio2‑
b2o3‑
cao
‑
p2o5‑
cuo
‑
mgo
‑
zno介孔材料
91.1)将0.02mol的p123微结构导向剂按1:30的比例加入到3000ml去离子水中，在40℃下机械搅拌4小时充分溶解，用盐酸溶液调节其ph值至2.0，继续搅拌至溶液澄清；再将0.89mol正硅酸乙酯加入上述酸性溶液中并充分水解，再加入0.04mol磷酸三乙酯水解，并先后加入0.23mol硼酸、0.74mol硝酸钙、0.03mol硝酸铜、0.01mol硝酸镁、0.01mol硝酸锌，在40℃搅拌12小时，在90℃搅拌24小时，得到溶胶溶液；
92.2)将步骤1)得到的溶胶溶液在120℃下干燥，充分干燥后在650℃下煅烧处理6小时，得到玻璃态介孔粉末；
93.3)将步骤2)得到的粉末球磨5小时，再将该超细粉体按固液比1:20加入到10％的氯化钙溶液中并在85℃环境温度下浸泡12小时，然后抽滤溶液，用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后得到颗粒度为500nm～120μm的介孔生物玻璃粉体；
94.4)将步骤3)所得粉体10克在连续搅拌下均匀分散到质量百分数为4％的60克羧甲基壳聚糖溶液中，搅拌均匀后，用微量进样蠕动泵将糊状物逐滴加入到质量百分数为4％的海藻酸钠溶液中，待分离出微颗粒物进行干燥，并在600℃下煅烧30分钟，从而得到颗粒度为～1.5mm的颗粒物。
95.如附图1b,c所示，高分辨透射电镜观察到超细颗粒近似球形颗粒物，外部为包绕六方介孔结构，内部为“卷心菜”结构，外部介孔孔径在25nm，内部“卷心菜”结构间隙孔距为80～150nm；如附图2b所示，数码相机拍摄的二次造粒颗粒物近似球形物，颗粒度粒度为～1.5mm的水平。
96.实施例3：sio2‑
b2o3‑
cao
‑
p2o5‑
cuo
‑
zno介孔材料
97.1)将0.02mol的f127微结构导向剂按1:25的比例加入到2500ml去离子水中，在40℃下机械搅拌4小时充分溶解，用硝酸溶液调节其ph值至1.5，继续搅拌至溶液澄清；再将0.89mol正硅酸乙酯、0.02mol磷酸三乙酯加入上述酸性溶液中并充分水解，依次加入0.19mol硼酸、0.52mol硝酸钙、0.005mol硝酸铜、0.02mol硝酸锌，在40℃搅拌12小时，在90℃搅拌24小时，得到溶胶溶液；
98.2)将步骤1)得到的溶胶溶液在120℃下干燥，充分干燥后在700℃下煅烧处理8小时，得到玻璃态介孔粉末；
99.3)将步骤2)得到的粉末球磨3小时，再将该超细粉体按固液比1:20加入到15％的氯化钙溶液中并在90℃环境温度下浸泡8小时，然后抽滤溶液，用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后得到颗粒度为100～120μm的介孔生物玻璃粉体；
100.4)将步骤3)所得粉体20克在连续搅拌下均匀分散到质量百分数为1％的90克透明质酸溶液中，搅拌均匀后，用微量进样蠕动泵将糊状物逐滴加入到质量百分数为5％的壳聚糖溶液中，将分离出微颗粒物后进行干燥，并在650℃下煅烧30分钟，从而得到颗粒度为1.2～2.5mm的颗粒物。
101.实施例4：sio2‑
b2o3‑
cao
‑
zno
‑
sro生物玻璃介孔材料
102.1)将0.02mol的p123微结构导向剂按1:(20～30)的比例加入到2500ml去离子水中，在40℃下机械搅拌4小时充分溶解，用盐酸溶液调节其ph值至1.0，继续搅拌至溶液澄清；再将0.75mol正硅酸乙酯加入上述酸性溶液中并充分水解，依次加入0.19mol硼酸、0.87mol硝酸钙、0.01mol硝酸锌、0.005mol硝酸锶，在40℃搅拌12小时，在90℃搅拌24小时，得到溶胶溶液；
103.2)将步骤1)得到的溶胶溶液在120℃下干燥，充分干燥后在700℃下煅烧处理8小时，得到介孔生物玻璃粉末；
104.3)将步骤2)得到的粉末球磨6小时，再将该超细粉体按固液比1:20加入到12.5％的氯化钙溶液中并在100℃环境温度下浸泡2～12小时，然后抽滤溶液，用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后得到颗粒度为600nm～40μm的玻璃态介孔无机粉体；
105.4)将步骤3)所得粉体20克加入到2％的200克海藻酸钠溶液中，然后搅拌均匀形成极薄的浆料，再通过高压喷射器将稀薄浆料喷射到80℃热空气中，使得浆料微粒快速干燥，然后在580℃下煅烧处理45分钟后，从而得到颗粒度为0.2～1.0mm的颗粒物。
106.实施例5：sio2‑
b2o3‑
cao
‑
cuo
‑
mgo介孔材料
107.1)将0.02mol的p123微结构导向剂按1:30的比例加入到2500ml去离子水中，在40℃下机械搅拌4小时充分溶解，用盐酸溶液调节其ph值至1.2，继续搅拌至溶液澄清；再将0.85mol正硅酸乙酯加入上述酸性溶液中并充分水解，依次加入0.25mol硼酸、0.56mol硝酸钙、0.02mol硝酸铜，0.01mol硝酸镁，在40℃搅拌12小时，在90℃搅拌24小时，得到溶胶溶液；
108.2)将步骤1)得到的溶胶溶液在120℃下干燥，充分干燥后在600℃下煅烧处理8小时，得到玻璃态介孔粉末；
109.3)将步骤2)得到的粉末球磨2小时，再将该超细粉体按固液比1:20加入到12％的氯化钙溶液中并在100℃环境温度下浸泡4小时，然后抽滤溶液，用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后得到颗粒度为50～180μm的玻璃态介孔粉体；
110.4)将步骤3)所得粉体20克加入到2％的150克海藻酸钠溶液中，然后搅拌形成均匀浆料，再通过高压喷射器将稀薄浆料喷射到100℃热空气中，使得浆料微粒快速干燥，然后在620℃下煅烧处理45分钟后，从而得到颗粒度为1.0～2.5mm的颗粒物。
111.实施例6：sio2‑
b2o3‑
cao
‑
zno介孔材料
112.1)将0.02mol的p123微结构导向剂按1:(20～30)的比例加入到2500ml去离子水中，在40℃下机械搅拌4小时充分溶解，用硝酸溶液调节其ph值至2.0，继续搅拌至溶液澄清；再将0.96mol正硅酸乙酯加入上述酸性溶液中并充分水解，依次加入0.19mol硼酸、0.85mol硝酸钙，0.01mol硝酸锌，在40℃搅拌12小时，在90℃搅拌24小时，得到溶胶溶液；
113.2)将步骤1)得到的溶胶溶液在120℃下干燥，充分干燥后在700℃下煅烧处理4小时，得到玻璃态介孔粉末；
114.3)将步骤2)得到的粉末球磨2小时，再将该超细粉体按固液比1:20加入到8％的氯化钙溶液中并在100℃环境温度下浸泡10小时，然后抽滤溶液，用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥后得到颗粒度为5～120μm的介孔粉体；
115.4)将步骤3)所得粉体10克加入到2％的180克壳聚糖溶液中，然后搅拌均匀形成极薄的浆料，再通过高压喷射器将稀薄浆料喷射到90℃热空气中，使得浆料微粒快速干燥，然后在620℃下煅烧处理30分钟，从而得到颗粒度为0.9～1.5mm的颗粒物。
116.实施例的试验验证：
117.1、抑菌试验
118.将实施例1、实施例2、实施例3、实施例6的生物活性玻璃多功能介孔生物材料粉末按0.10g粉体分别浸泡于10ml pbs溶液中在37℃摇床震荡24小时，然后过滤取上清液，用0.22
‑
μm孔膜过滤，然后分别加入到分别接种金黄色葡萄球菌(s、aureus)的琼脂中，在厌氧环境下继续培养24小时，观察表面皿琼脂中细菌含量情况。
119.结果显示如附图3所示，未添加上述粉末浸提液生物对照组表面皿中存在高密度细菌，而添加实施例1
‑
3的浸提液表面皿琼脂中见不到细菌，添加实施6的粉体浸提液表面皿琼脂中仅可见极为稀少细菌，表明介孔生物玻璃多功能介孔生物材料对临床干致病菌细菌金黄色葡萄球菌的活性具有明显的抑制作用，甚至可以杀灭生长中的细菌。
120.2、生物安全性测试
121.1)、溶血试验
122.按照我国医疗器械生物安全性评价标准gb/t 16886.4规定的试验方法，取新鲜新西兰大白兔血120ml分为6等份，制成2％的红细胞混悬液，供试验用。在清洁试管里依次加入2％红细胞悬液，蒸馏水、实施例1～6的多功能介孔生物材料上生理盐水浸提液，混匀，立即置入37℃恒温水浴箱里，进行孵育，在不同的时间点检测od值，并计算溶血率。结果表明该类多功能介孔生物材料测得的溶血率均小于5％，根据国标规定，溶血率<5％为合格。
123.2)、急性全身性毒性试验
124.取清洁级8周左右sd大鼠20只，雌雄各半，体重控制在130～150g之间，大鼠尾静脉注射介孔孔道多功能介孔生物材料生理盐水浸提液(实验组)，按照gb/t16886.11标准，监测实验动物生长情况良好，未见标准给予的中毒症状，无死亡，各时间点称量实验组与对照组动物体重，可见两组动物平均体重逐渐增加，无显著差异(p>0.05)。
125.3)、热原试验
126.取健康成年新西兰大白兔，雌雄不限，自耳缘静脉注射介孔孔道多功能介孔生物材料生理盐水浸提液，检测实验兔子肛温，1次/小时，连续测量4小时，实验结果显示实验动物体温升高为0.24℃，低于1.4℃以下，符合我国医疗器械生物安全性评价标准gb/t 16886.4的规定。
127.4)、皮内反应试验
128.取健康成年新西兰兔，背部剃毛后在脊柱两侧试验皮肤区域设计5个注射点，注射点与脊柱距离2cm，每点间隔2cm，注射介孔孔道多功能介孔生物材料生理盐水浸提液约0.2ml，注射后在24、48、72h时间点观察并记录注射点状况，根据gb/t 16886.10中的评分标准进行评分。
129.实验结果显示各动物试验区皮肤无红斑、水肿，未见任何刺激反应，根据标准计算
各时间点平均原发性刺激指数pii均为0，说明材料对皮肤无刺激作用。
130.5)、肌肉植入试验
131.取sd大鼠，脱毛后，在背部距脊柱1.5cm肌肉较厚处设计4个1cm的皮肤切口，无菌操作，植入直径6mm的经压片制备的介孔孔道多功能介孔生物材料圆片，外观观察伤口恢复情况，同时分别在1周、2周、12周取植入部位周围肌肉组织进行he染色组织学观察。
132.参照gb/t 16886.6标准，观察术后实验动物一般情况良好，伤口无红肿、无渗出，1周后伤口愈合良好，实验组可触及3mm肿块，2周后1mm肿块触及，12周后肿块消失，各时间点组织he染色结果显示背埋初期(1～2周)有急性炎症表现，12周后材料周围疏松的纤维组织间可见新生毛细血管形成，部分材料被纤维结缔组织分割包裹，包裹材料成纤维大量增生，排列规则，材料与组织交界处可见少量淋巴细胞浸润。
133.3、股动脉的止血实验
134.取健康成年新西兰大白兔，体重为2.5kg左右，静脉注射戊巴比妥钠，麻醉后仰面固定于手术台上。剥离股动脉，将动脉横向剪开占直径1/3的切口。立即在出血部位分别施以本发明实施例1、2和3的多功能介孔生物材料或颗粒产品观察并记录出血时间，失血量并监测止血过程中的创面局部温度，以及术后72h内的兔子的存活情况。
135.试验结果显示，采用实施例1、2和3的材料受测兔的失血量为10～20ml，止血时间为0.5min～2min，测试过程中没有温度变化，手术后3天，受测兔伤口愈合良好，自由活动，生命体征良好，存活率100％；使用止血颗粒产品的兔失血量为16～23ml，止血时间为2min～4min，测试过程中温度上升到65℃，手术后3天，受测兔伤口出现炎症反应，45％的兔生命体征良好，存活率70％。由实验可见，本发明的介孔多功能介孔生物材料止血效果优异，明显优于止血颗粒产品
136.4、股静脉的止血实验
137.取健康成年新西兰大白兔，体重为2.5kg左右，静脉注射戊巴比妥钠，麻醉后仰面固定于手术台上。剥离股动脉，将动脉横向剪开占直径1/3的切口。立即在出血部位施以本发明的实施例1、2和3的多功能介孔生物材料，观察并记录出血时间，失血量并监测止血过程中的创面局部温度，以及术后72h内的兔子的存活情况。
138.试验结果显示，受测兔的失血量为2～3ml，止血时间为0.5min～1.5min，测试过程中没有温度变化，手术后3天，受测兔伤口愈合良好，自由活动，生命体征良好，存活率100％，由实验可见，本发明的介孔多功能介孔生物材料静脉止血效果优良。
139.5、肝动脉的止血实验
140.取健康成年新西兰大白兔，体重为2.5kg左右，静脉注射戊巴比妥钠，麻醉后仰面固定于手术台上。剥离股动脉，将动脉横向剪开占直径1/3的切口。立即在出血部位分别施以本发明实施例1、2和3的多功能介孔生物材料或止血颗粒产品观察并记录出血时间，失血量并监测止血过程中的创面局部温度，以及术后72h内的兔子的存活情况。
141.试验结果显示，使用实施例1、2和3材料的受测兔的失血量为7～13ml，止血时间为0.5min～2min，测试过程中没有温度变化，手术后3天，受测兔伤口愈合良好，自由活动，生命体征良好，存活率100％；使用止血颗粒产品的受测兔的失血量为12～17ml，
止血时间为1min～3min，测试过程中温度升高约25℃，手术后3天，受测兔伤口存在显著炎症，存活率60％。由实验可见，本发明的多功能介孔生物材料止血效果优异。
142.6、直肠静脉的止血实验
143.取健康成年新西兰大白兔，体重为2.5kg左右，静脉注射戊巴比妥钠，麻醉后仰面固定于手术台上。剥离股动脉，将动脉横向剪开占直径1/3的切口。立即在出血部位分别施以本发明实施例1、2和3的多功能介孔生物材料，观察并记录出血时间，失血量并监测止血过程中的创面局部温度，以及术后72h内的兔子的存活情况。
144.试验结果显示，受测兔的失血量为10～20ml，止血时间为0.5min～2min，测试过程中没有温度变化，手术后3天，受测兔伤口愈合良好，自由活动，生命体征良好，存活率100％，由实验可见，本发明的多功能介孔生物材料止血效果优异。
145.7、大动物颈动脉的止血实验
146.取健康成年比格犬，体重为18kg左右，静脉注射戊巴比妥钠，麻醉后仰面固定于手术台上。剥离股动脉，将动脉横向剪开占直径1/3的切口。立即在出血部位分别施以本发明实施例1、2和3的介孔孔道多功能介孔生物材料或止血颗粒产品观察并记录出血时间，失血量并监测止血过程中的创面局部温度，以及术后72h内的比格犬的存活情况。
147.试验结果显示，使用实施例1、2和3的材料受测比格犬的失血量为30～50ml，止血时间为1min～3min，测试过程中没有温度变化，手术后3天，受测比格犬伤口愈合良好，自由活动，生命体征良好，存活率100％。使用止血颗粒产品材料受测比格犬的失血量为35～65ml，止血时间为2min～4min，测试过程中没有温度变化，手术后3天，受测比格犬伤口发炎，60％的生命体征良好，存活率100％。由实验可见，本发明的多功能介孔生物材料止血效果优异。
148.8、大白兔糖尿病模型皮肤创伤修复实验
149.取健康成年新西兰大白兔，体重为2.5kg左右，药物四氧嘧啶注射建立糖尿病模型，药物注射6周后，将兔麻醉后，剔除背部毛发，然后手术剪进行全层皮剥离建立创伤模型，分别向创面涂抹本发明实施例1的多功能介孔生物玻璃粉体材料、常规45s5玻璃粉体材料或者常规58s介孔生物玻璃粉体材料，然后观察创面炎性反应，并定期更换创面粉体敷料。
150.试验结果如附图4所示，使用实施例1材料的受测兔创面愈合效率最高，比常规45s5、介孔58s玻璃敷料的创面炎性反应程度更低，在建立创伤模型21天时创面愈合率达到90％以上，但是其它敷料组愈合面积仅仅在50％～65％左右。由实验可见，本发明的多功能介孔生物材料促进软组织创伤愈合修复效果优异。
151.9、大白兔骨质疏松模型股骨缺损修复实验
152.取雌性健康成年新西兰大白兔，体重为2.5kg左右，进行卵巢摘除手术，再饲养12周后，静脉注射戊巴比妥钠，麻醉后仰面固定于手术台上。切开股骨髁部位软组织，用骨钻建立直径为6mm、深度为8mm的骨缺损，然后向骨缺损中填充实施例1制备多功能介孔生物材料的二次造粒颗粒，然后缝合，并在标准条件下饲养4、8和12周，然后采用过量麻醉法分别处理动物并取出股骨标本，对缺损部位进行micro
‑
ct二维重建分析。
153.试验结果如附图5所示，使用实施例1二次造粒颗粒材料的股骨缺损均在材料植入
后4周时观察到新生骨向颗粒间空隙长入，并且没有任何炎性反应；在术后8周和12周时颗粒材料发生显著降解，新骨长入量显著增加。由实验可见，本发明的多功能介孔生物材料再生成骨效果优良。