P2O5-Fe2O3-CaO-SiO2生物微晶玻璃空心微球制备及应用基础研究

This project focuses on the synthesis of multifunctional bioactive hollow microsphere glass ceramics composted of P2O5-Fe2O3-CaO-SiO2.The crystallization of plenty of Fe3O4 and hydroxyapatite nanocrystals in glass by carefully heat treatment will endote the material with excellent magnetic hyperthermia and biological compatibility. Moreover, the mesoporous hollow structure will be introduced to improve loading capacity of the drug. By use of the adriamycin as a drug model, the absorption and release properties of adriamycin in hollow microsphere are investigated systematically.Furthermore, the magnetic hyperthermia mechanism and biocompatibility are also studied.The glass ceramic micropheres constructed in the project integrate magnetic target, magnetic hyperthermia and drug delivery, which will provide new ideas for the improvement of tumor therapeutic efficacy and thus promote the clinical applications of magnetic glass ceramics in tumor therapy.

本项目致力于研发具有中空结构的多功能生物活性P2O5-Fe2O3-CaO-SiO2微晶玻璃空心微球材料；系统地对玻璃晶化动力学进行分析和理论计算，掌握热处理工艺对玻璃晶化过程的影响，并用于指导玻璃的可控析晶。通过玻璃晶化的精确控制,使玻璃中析出丰富的Fe3O4纳米晶和羟基磷灰石结构基元，从而使材料具备良好的磁热效应和生物相容性。同时通过新型中空多孔结构的设计，使材料具备载药功能；利用阿霉素为药物模型，详细研究药物在微晶玻璃空心微球中的负载以及缓释行为。进一步，我们还对材料生物相容性和磁热疗的应用机理进行系统研究。预期本项目研制的磁性多晶玻璃微球集磁靶向作用、磁热疗、药物缓释等功能于一体，为有效地提高肿瘤治疗效果提供新的思路，促进磁性玻璃陶瓷在肿瘤治疗上的临床应用。

磁性生物玻璃陶瓷空心微球集磁热疗和药物缓释治疗于一体，在肿瘤的高效靶向磁热治疗、骨组织的修复等方面有重要的应用。本项目采用改进的共沉淀-模版法，成功地制备了P2O5-Fe2O3-CaO-SiO2和P2O5-CaO-SiO2空心微球。系统地分析了玻璃陶瓷空心微球的微观结构、晶化行为、生物活性、药物装载与缓释行为、及细胞安全性，为玻璃陶瓷空心微球的进一步生物应用打下基础；通过非等温晶化动力学实验对所合成玻璃的晶化动力学行为进行了系统地分析，并深入研究了玻璃的组成对其局域结构及晶化过程的影响。同时自主提出适合于P2O5-Fe2O3-CaO-SiO2系生物活性玻璃陶瓷的晶化动力学模型，为这类材料晶化动力学研究提供了参考。最后我们自主研制了一套磁热测试系统，利用这套装置我们详细研究了磁性玻璃陶瓷的组成、形态等对其磁热性能的影响，这对这类材料作为磁热种子应用于肿瘤的磁热治疗有重要意义。本项目执行期间，共发表论文15篇,其中SCI索引论文12篇，申请专利6项其中授权2项。