[实用新型]一种新型磷酸钙生物活性陶瓷

说明书

技术领域

本实用新型属于生物医学材料领域，具体涉及一种生物活性陶瓷。

背景技术

具有主动修复功能和可调控生物响应特性的生物活性材料正成为当前和未来硬组织修复的重要发展方向。生物活性的概念最早由Hench提出，1969年Hench在研究生物玻璃时发现：生物玻璃植入骨内后在界面上与骨形成了化学键性结合，即此提出材料生物活性的概念，次年这个概念在国际上得到公认。Hench定义生物活性材料是一类能在材料界面上诱导出特殊生物反应，这种反应导致组织和材料之间形成化学键接的生物材料。生物活性陶瓷就是指能与活体骨组织、活体软组织形成化学键合的陶瓷材料。典型的生物活性陶瓷主要包括生物活性玻璃和磷酸钙系生物活性陶瓷。随着现代医学、生物学和材料科学的发展，生物活性的概念得到不断延伸发展。当前临床应用中，人们不仅希望材料能与组织紧密结合形成骨键合，而且希望材料具有诱导周围组织细胞分化，促进组织生长的能力。对骨组织修复材料而言，不仅希望植入材料可以与骨形成骨键合，还希望植入材料具有快速诱导骨组织再生和修复的功能，即具有良好的生物活性和诱导骨生成能力。

具有良好生物活性的植入体可加快组织愈合和再生，实现缺损或病变骨组织的再生重建，从而达到永久康复。20世纪80年代中期，“组织工程”方法提出以材料为控释载体，外加生长因子和活体细胞体外培育形成活体器件，进而移植入体内，可实现生物材料诱导组织再生的生物学功能。然而组织工程学中涉及的细胞体外培养技术复杂，所需生长因子价格昂贵，患者个性化用药物剂量选择困难，以及储存、运输等系列问题极大地限制了其临床推广应用。因此，通过材料学优化设计，控制生物材料化学组成、仿生组织微观结构，进行材料生物特性/功能学研究，进而开发能够控制激活、调控机体成骨响应特性，诱导骨组织再生，“具有主动修复功能”的生物活性材料具有重要的市场价值和临床应用前景。

生物材料植入体内后首先是其表面/界面与生物环境接触，其生物学活性与其表面/界面直接相关。材料表面发生的化学反应对植入体与宿主骨之间的结合非常重要。研究显示，现有的两种典型的生物活性材料：生物活性玻璃和多孔磷酸钙陶瓷，其与骨的键合都是通过材料在体内发生的生物化学反应在表面形成类骨磷灰石层再与骨化学键性结合的，这说明生物材料的表面特性对于其生物活性起着至关重要的调控作用，材料的表面/界面及其行为与材料的骨诱导性直接相关。现有的磷酸钙生物陶瓷，由于具有和骨相似的化学成分，及可生物降解等性能，它一直是骨修复材料的重点选择对象，然而通过常规陶瓷烧结技术制作的微米晶粒陶瓷往往生物活性不足，不能有效调控机体成骨响应特性，快速诱导骨组织再生重建，影响了其临床应用效果。因此，为了赋予材料更好的生物活性及骨诱导性，近年来研究者提出通过材料自身的优化设计，如优化其孔结构和细化材料晶粒（纳米晶粒）等途径可改善材料的生物活性和骨诱导性。纳米材料所具有的独特“纳米效应”，如小尺寸效应、高比表面积、表面/界面效应等特性在组织工程领域的诱人应用前景。然而，尽管目前已有众多关于合成、制备和评价磷酸钙纳米粒子、微粒的研究报道，其相关应用中，纳米磷酸钙材料大多以分散形式，如纳米颗粒、微粒，或者是以第二相的形式掺杂复合于其他基体材料（如高分子材料，胶原等）之中，而制备块体状的纳米晶磷酸钙生物活性陶瓷材料由于烧结工艺制约一直是其开发应用中的瓶颈。因此通过表面改性技术，在陶瓷表面复合、涂覆一层成分均一，结构稳定，性能优越的磷酸钙纳米生物活性陶瓷材料具有重要的开发应用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供了一种磷酸钙生物活性陶瓷，通过在多孔陶瓷基体表面改性处理，自组装形成一层纳米磷酸钙，从而使材料表面/界面具有较大的比表面积，利于吸附成骨相关蛋白和细胞，材料植入体内后能快速释放钙、磷离子，促进新骨形成，进而使材料具有更好的生物活性和骨诱导性，同时此种陶瓷具有更好的力学性能。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现： 

一种磷酸钙生物活性陶瓷，包括多孔磷酸钙陶瓷基体和纳米改性层。所述纳米改性层为纳米晶磷酸钙。

作为可选方式，所述纳米改性层均匀地覆盖在所述多孔磷酸钙陶瓷基体的内、外表面，包括基体外表面及其内部孔结构的表面。

作为可选方式，所述纳米改性层为颗粒状或长针状纳米晶磷酸钙。

作为可选方式，所述为颗粒状纳米晶磷酸钙为直径30～500 nm的磷酸钙纳米晶体颗粒。

作为可选方式，所述长针状纳米晶磷酸钙是直径为30～1000 nm，长度为5～50 μm的磷酸钙纳米晶须。