[发明专利]一种用于骨组织修复的生物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于骨组织修复的生物材料及其制备方法，属于生物材料领域。

背景技术

在人类医学的认识历史之中发现，许多疾病是由于器官的病损引起器官的死亡，如果由自身细胞结合生物活性材料构建人工器官，将病损器官替换，人类将可以恢复健康，从而使生命延续。例如，硬组织损伤修复材料就受到越来越多的关注。理想的骨组织工程支架材料应当具有三维多级网络结构，同时具有足够的生物活性，容易整合修复周围骨组织，并有可能具有主动诱导、修复、重建骨再生的生物学功能。

硬组织损伤修复的生物材料可以划分为三个发展阶段：第一代生物医用材料为生物惰性材料，生物惰性材料与人体组织没有活性结合，临床应用上存在不可避免的问题和缺陷。第二代生物材料为不降解的生物活性陶瓷（表面生物活性陶瓷），这类陶瓷具有较优良的生物相容性和骨传导性，是一种很具潜力的生物和医用材料，可以用作骨组织的修复、填充以及齿科修复材料。但是也存在一定问题，如磷酸三钙陶瓷的生物活性不高、力学强度低等。

新一代医用生物材料要求具有“主动修复功能”和“可调控生物响应特性”，是可降解的生物活性材料。骨基质的无机成分主要为骨盐，骨盐主要成分是羟基磷灰石[Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂]，骨盐一旦与有机成分结合，骨基质就会具有很强的硬度，在生物体内起到支持功能，促进骨修复。是很好的硬组织替代材料，目前已成功应用于牙科、整形外科和上颌面重建等领域。

当前，羟基磷灰石的应用方法是将可以生成羟基磷灰石的生物材料置于人体内，通过体液的矿化稳定生成羟基磷灰石，羟基磷灰石与人体骨骼组织在界面形成紧密的化学键结合，从而诱导骨组织的生长。但是，目前用于在生物体内稳定生成羟基磷灰石的生物材料性能较低，制备方法多较复杂，能耗高，产品成本较高，不利于推广应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种有良好的生物活性和较高的机械强度、制备方法简单的用于骨组织修复的生物材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于骨组织修复的生物材料，其特征在于：化学式为CaAl₃BO₇。

如上所述的用于骨组织修复的生物材料的制备方法，采用高温固相法，包括以下步骤：

（1）以含钙离子Ca²⁺的化合物、含铝离子Al³⁺的化合物、含硼离子B³⁺的化合物为原料，按化学式CaAl₃BO₇中对应元素的化学计量比称取各原料，通过研磨使其混合均匀；

（2）将得到的混合物在空气气氛下预煅烧，预煅烧温度为200～700℃，预煅烧时间为1～15小时，自然冷却后，研磨并混合均匀；

（3）将步骤（2）得到的混合物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为700～950℃，煅烧时间为1～15小时，自然冷却后，研磨混合均匀后即得到一种粉末状CaAl₃BO₇生物材料。

本发明高温固相法的技术方案中，所述含有钙离子Ca²⁺的化合物为氧化钙、草酸钙、碳酸钙、硝酸钙中的一种；所述含有铝离子Al³⁺的化合物为三氧化二铝、硝酸铝中的一种；所述含有硼离子B³⁺的化合物为三氧化二硼、硼酸中的一种。

本发明高温固相法的一个优选方案是：步骤（2）的预煅烧温度为300℃～700℃，预煅烧时间为3～15小时；步骤（3）的煅烧温度为700～900℃，煅烧时间为3～15小时。

在本发明技术方案中，将高温固相法步骤（3）得到的粉末状CaAl₃BO₇生物材料在压力为8Mpa～10Mpa的条件下干压成型，再进行煅烧，煅烧温度为700～900℃，煅烧时间为2～15小时，得到用于骨组织修复的生物材料。

如上所述的用于骨组织修复的生物材料的制备方法，还可以采用化学溶液法，包括以下步骤：