[发明专利]一种钠碳硅复合掺杂HA生物陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明属生物医用材料领域，尤其涉及一种钠碳硅复合掺杂HA生物陶瓷的制备方法。

背景技术

羟基磷灰石（Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，Hydroxyapatite，简称HA）生物陶瓷具有优良的骨组织相容性和骨组织诱导性，是举世公认的硬组织修补和替代生物活性材料，在骨科医学领域被广泛采用。然而，相比于其它生物活性材料如生物玻璃或A-W生物玻璃陶瓷，采用HA生物陶瓷植入体的缺憾之处是它与骨骼之间的反应性和整合速率都相对较低，即在体内的降解速率与骨组织生长速率不太匹配，这就意味着病人需要更长的康复时间。究其原因，由于自然骨中的无机组分并非单纯的羟基磷灰石，而是多种非化学计量的羟基磷灰石晶体，其中还含有碳酸根和钠、镁、硅、锶、锌等基团或元素。因此为了满足临床应用的要求，常需在羟基磷灰石生物材料中添加一些元素来改善其临床性能。

含硅羟基磷灰石（Ca₁₀(PO₄)_6-X(SiO₄)_X(OH)₂,Si-HA）就是其中的一类改性材料。硅在动物体中的主要存在形式为可溶性水合二氧化硅(硅酸)。动物实验表明：硅与骨骼的成长及结构有关，骨生成旺盛的地方有硅渗入。在骨化过程中，硅与钙的含量正相关。缺少硅元素可使骨骼异常、畸形、牙齿及釉质发育不良。多项研究表明硅元素对骨骼的形成和矿化有重要的作用。究其机理在于Si-HA与羟基磷灰石具有相同的晶体结构，只是硅酸根取代了部分磷酸根，与自然骨成分更接近，因而更能有效地提高HA的生物活性。鉴于硅掺杂的有效改性作用，近年来在国内外有关Si-HA的研究成果亦有不少(E.S.Thian et.al.，Mater.Sci.Eng.2007，C27:251-256；N.Pater et.al.,Mater Sci mater med.,2002,13:1123-1127；张超武等，材料导报，2010，24(11):42-45)。

碳酸根是自然骨磷灰石中含量较多的一种杂质离子基团，它在骨矿物组成中的质量含量在4~8%范围。碳酸化羟基磷灰石(C-HA)与人体骨矿物成分更接近，体内降解速率明显加快。其原因是碳酸化羟基磷灰石的晶格相中碳酸根取代了部分磷酸根。这种取代导致羟基磷灰石晶格内存在缺陷,晶体尺寸变小,结晶度降低,溶解度相应增加。一段时间以来，有关碳酸化羟基磷灰石的研究也有一些报道（朱庆霞等．功能材料，2007，38(12)：2055-2057）。然而，制备C-HA生物陶瓷的最大难点在于碳酸根的引入方法。由于碳酸根形成难溶钙盐比有效掺入HA中形成掺碳羟基磷灰石的倾向大得多，加之碳酸根很容易分解放出CO₂，因而制备结果常常或者形成碳酸钙沉淀，或者因分解无碳酸根的掺入。

张等人在有效引入碳酸根和硅酸根，制备碳酸化含硅羟基磷灰石(CSi-HA)生物陶瓷方面进行了积极的研究，取得了富有成效的结果(张超武等，硅酸盐学报，2011,39(12):1915-1921)。

钠是自然骨矿物组成中含量最多的一种杂质离子，质量约占整个矿相组成的17%左右。由于Na⁺是人体组织中具有很高活性的成分，因此，掺钠的HA生物陶瓷植入体在提高其与骨骼之间的反应性和整合速率方面发挥着积极的作用。然而，迄今为止在掺钠羟基磷灰石(Na-HA)生物陶瓷的研究方面还不多见，尤其是钠与碳酸根、硅酸根的复合掺杂方面未见报道。这是因为几乎所有钠的化合物都是水溶性的，这就使得利用液相法制备钠与碳酸根、硅酸根的复合掺杂的羟基磷灰石生物陶瓷几乎不可能实现。

发明内容

本发明提供了一种钠碳硅复合掺杂HA生物陶瓷的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：