[发明专利]生物活性硅灰石陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物活性硅灰石陶瓷的制备方法，更确切地说是先用化学共沉淀法制备硅酸钙水合物，并进而以陶瓷工艺技术制备生物活性硅酸钙陶瓷的方法，属于生物材料领域。主要应用于人体硬组织(骨和牙齿)的修复、填补与重建。

背景技术

硅灰石(CaSiO₃)是一种新型的非金属矿物资源，由于其具有独特的矿物学特性和物化性能，所以其应用领域不断扩大。目前，硅灰石主要用于陶瓷工业，从而降低烧成温度、缩短烧成时间、防止陶瓷制品破裂、减低挠曲程度、增加陶瓷釉光泽。此外，由于其高白度、高亮度、针状结晶形态及低吸油率，硅灰石可替代钛白粉、立德粉和玻璃纤维、碳纤维、石棉等用作塑料、橡胶等聚合物的填料，以降低生产成本，提高制品性能，因而硅灰石在橡胶、油漆、涂料、造纸等工业领域也得到广泛应用。

硅灰石用作生物材料的研究近年来也引起了人们的关注。由T.Kokubo等人发明的A-W玻璃陶瓷是目前已知的力学性能最好的生物活性陶瓷材料。硅灰石作为A-W玻璃陶瓷中两种微晶相之一(另一种为磷灰石)，不仅对A-W玻璃陶瓷的力学性能具有重要贡献，而且同时还有着高的生物活性。T.Kokubo在研究了CaO-SiO₂-P₂O₅体系生物活性玻璃后指出：具不同功能的各种生物活性材料可在CaO-SiO₂基生物玻璃的基础上开发出来。有鉴于此，生物材料领域学者开始摈弃“磷是生物材料中必不可少组分”这一传统观点，转而对硅灰石及CaO-SiO₂体系生物材料进行研究。

在自然界中纯的硅灰石较少，多成类质同象固溶体或与其它矿物共生或伴生。常见的伴生矿物有钙铁榴石、透辉石、方解石、石英、长石等，有时还见有黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿等金属矿物与硅灰石伴生。

现代工业生产中，人工合成硅灰石的方法主要有：(1)板状硅藻土和白混合煅烧；(2)板状硅藻土和硅石灰石混合煅烧；(3)硅石灰石煅烧；(4)磷石膏、石英粉、煤粉混合煅烧。上述工艺制备的硅灰石中，多含有石英、长石、玻璃等其它物相，产物的化学成分除CaO、SiO₂外，还含有Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、TiO₂、K₂O、Na₂O、SO₃等。

由此可见，自然界中和现代工业生产合成的硅灰石一方面虽然具有成本低廉的优点，但同时却都含有其它杂质，且其中的某一些杂质对生物材料来说，是不利甚至有害的。所以涉及生物材料领域时，必须寻求新的方法来制备纯的高品质硅灰石，以符合生物材料的使用要求。

P.N.De Aza等人以CaCO₃、SiO₂为原料，加热到1650℃将之熔化，然后缓慢冷却，得到由细长硅灰石晶体及穿插其间的富硅玻璃相组成的硅灰石陶瓷。虽然，这种硅灰石陶瓷在模拟体液浸泡试验中也表现出生物活性，但其制备温度过高，得到的也并非纯的硅灰石陶瓷，其中的富硅玻璃相比硅灰石相更稳定，它对整个生物材料生物活性的影响未能作系统深入的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物活性硅灰石陶瓷的制备方法。在陶瓷的烧结过程中，烧结温度相对较低，时间较短；制备的硅灰石陶瓷纯度高，不含有对人体有害的杂质；而且，硅灰石陶瓷生物活性高，在体外生物活性评价中，能较快地在其表面形成碳酸化羟基磷灰石层。