[发明专利]一种β-Ca2P2O7/CaSO4复相生物陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有生物活性和可降解性β-Ca₂P₂O₇/CaSO₄复相生物陶瓷及其制备方法，属于无机生物材料领域。

背景技术

β-焦磷酸钙(β-Ca₂P₂O₇)是生物矿化过程中的中间产物，Ca/P的摩尔比为1.0，远低于磷酸三钙(TCP)，降解速率大于β-TCP。研究发现，CPP陶瓷在植入生物体内时能与骨组织发生骨性结合，不会在两者界面形成纤维包裹物，并且界面处的结合强度随着植入时间的延长而增加，具有良好的生物活性。硫酸钙是一种常见的化学物质，它用作人工骨替代物已有很长的历史并取得了一定效果。硫酸钙通常以二水硫酸钙(CSD)、半水硫酸钙(CSH)和无水硫酸钙(CSA)的形式存在。其中CSD和CSH已用于骨缺损的修复，但是其降解速度较新骨生长的速度快。其降解速度快的特性已被用于制备磷酸钙/硫酸钙骨水泥。根据上述3种硫酸钙的溶解度，当在42℃以下与水接触时，CSD是稳定的晶相，因而植入体内后，硫酸钙将逐渐转变成CSD晶相，并被降解吸收。在正常的体温下，CSA的溶解度略高于CSD，所以CSA有溶解并转变成CSD的趋势。这一过程可以被CSD晶种加速。根据其化学和溶解特性，CSA是一种潜在的生物材料。

发明内容

本发明目的在于提出一种β-Ca₂P₂O₇/CaSO₄复相生物陶瓷及其制备方法。基于两种物质的降解特性，将二种材料制备成复相陶瓷，利用二者溶解度较之β-TCP和羟基磷灰石高而且降解速度快的特点，制备的复相陶瓷具有降解速度快，表面形成类骨羟基磷石时间短的特点。

本发明的技术方案如下：

一种β-Ca₂P₂O₇/CaSO₄复相生物陶瓷及其制备方法，将β-Ca₂P₂O₇粉末和CaSO₄粉末按摩尔比1∶0.2～1∶1混合，用乙醇作介质，球磨混合均匀，在烘箱中烘干；然后加入有机结合剂溶液，将混合粉末进行造粒，压制成型，成型后的试样在920℃～1000℃保温3h烧结。烧结得到的复相材料由β-Ca₂P₂O₇和正交CaSO₄晶相组成。产品的XRD图如图5所示。

混合料中的Ca/P摩尔比为1.1～1.5。

有机结合剂优选聚乙烯醇或乙基纤维素溶液。

以上球磨混合、干燥、造粒和成型工艺及参数为本领域技术人员所熟知。为防止球磨过程中原料的水解，本发明优先选用乙醇做球磨混合的介质。优选聚乙烯醇和乙基纤维素溶液为结合剂。

详细说明如下：

关于β-Ca₂P₂O₇粉体制备和CaSO₄粉体的制备可以采用通常的方法，也可以直接购买两种粉体原料直接使用。也可以采用下述的方法制备后使用。

1.β-Ca₂P₂O₇粉体制备：二水磷酸氢钙加热至100℃以上，逐渐失去结晶水，加热到175℃以上转化为CaHPO₄，在400～430℃时，失去结晶水而成焦磷酸酸钙(γ-Ca₂P₂O₇)，750℃转化为β-Ca₂P₂O₇晶型，1171℃转化为α-Ca₂P₂O₇晶型。本发明在800℃～900℃煅烧磷酸氢钙(CaHPO₄·2H₂O)，保温4h，随炉冷却，XRD分析表明，得到是β-Ca₂P₂O₇粉体。