[发明专利]一种稀土掺杂磷酸三钙生物陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，特别涉及一种稀土掺杂磷酸三钙生物陶瓷及该生物陶瓷的制备方法。

背景技术

随着材料科技的发展，生物材料因其对机体组织进行修复、替代与再生的特殊性能，已经成为当今生物医学领域重要的研究方向之一。生物硬组织代用材料最早是使用体骨、动物骨，后来发展到采用不锈钢和塑料，由于不锈钢存在溶析、腐蚀和疲劳问题，塑料存在稳定性差和强度低的问题。因此造成生物材料发展的瓶颈，生物陶瓷的出现，改善了现有替代材料的不足，因其诸多优势，因此，生物陶瓷具有了广阔的发展前景。

目前广泛应用的生物降解陶瓷β-磷酸三钙(简称β-TCP)，属三方晶系，钙磷原子比为1.5，是磷酸钙的一种高温相。β-TCP的最大优势就是生物相容性好，植入机体后与骨直接融合，无任何局部炎性反应及全身毒副作用。

钙磷比在决定体内溶解性和吸收趋势上起着重要作用，所以和HA相比TCP更易于在体内溶解，其溶解度约比HA高10-20倍。常用的β-TCP植入体内可逐渐降解，降解速率可因其表面构造，结晶构型，含孔率及植入动物的不同而异，其强度常随降解而减弱。

与其他陶瓷相比，β-TCP陶瓷更类似于人骨和天然牙的性质和结构在生物体内，羟基磷灰石的溶解是无害的，并且依靠从体液中补充钙和磷酸根离子等形成新骨，可在骨骼接合界面产生分解、吸收和析出等反应，实现牢固结合。

β-TCP陶瓷的缺点是机械强度偏低，经不起力的冲击。将β-TCP与其他材料混合，制成双相或多相陶瓷，是提高其力学强度的方法之一。

稀土元素素有“工业维生素”之称，已广泛应用于多个领域。在陶瓷领域稀土元素已经有广泛应用，目前，稀土在农业领域促进植物生产，提高产量的作用已经得到证实。由于稀土的可塑性，“稀土医疗”已经出现，目前还停留在实验阶段，但是其对活细胞及组织的积极作用，已经得到肯定。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种稀土掺杂磷酸三钙生物陶瓷及其制备方法。

本发明的技术方案：一种稀土掺杂磷酸三钙生物陶瓷，由以下质量份数的各个组分制备而成：

磷酸三钙42-62份、氧化镨12-22份、三氯化镱5-10份、二硼化钛3-8份、氧化锆5-10份和氮化硅3-6份。

作为优选，各个组分的质量份数为：磷酸三钙48-56份、氧化镨14-18份、三氯化镱6-8份、二硼化钛5-8份、氧化锆6-9份和氮化硅4-5份。

作为优选，各个组分的质量份数为：磷酸三钙54份、氧化镨17份、三氯化镱7份、二硼化钛6份、氧化锆8份和氮化硅4份。

一种稀土掺杂磷酸三钙生物陶瓷的制备方法，制备步骤如下：

（1）称量：准确称取各个组分；

（2）球磨：将各个组分混合在一起，放入球磨机进行研磨混合；

（3）冷压成型：将混合粉体进行冷压成型；

（4）将成型后的粉体放入模具中，进行高温煅烧，温度为1100℃-1500℃，压力400-800MPa，时间3-10h；

（5）煅烧之后，待冷却取出，即得到块状稀土掺杂磷酸三钙生物陶瓷。

作为优选，步骤（4）中煅烧的温度为1380℃。

作为优选，步骤（4）中煅烧的压力为650MPa。

有益效果：本发明提供的稀土掺杂磷酸三钙生物陶瓷，是将稀土元素掺杂在生物陶瓷材料之中，发挥其优良的性能。本发明的技术方案中，加入氧化镨和三氯化镱，两者一方面均可提高生物陶瓷材料的力学性能，另一方面，可使得生物陶瓷具备一定的抗炎杀菌的性能，在植入人体内时有一定的杀菌抗炎作用，而且，稀土可刺激细胞，并且激发骨组织从体液中补充钙和磷酸根离子等形成新骨，实现和生物活性陶瓷牢固结合。

因此，本发明提供的稀土掺杂磷酸三钙生物陶瓷生物相容性较好，生物活性较高，具有一定的抗炎杀菌性能，同时，具备良好的机械性能，可作为骨骼修复替代生物材料。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例 1：

一种稀土掺杂磷酸三钙生物陶瓷，包括以下质量份数的各个组分：

磷酸三钙62份、氧化镨22份、三氯化镱10份、二硼化钛8份、氧化锆10份和氮化硅6份。

根据本发明提供的制备方法制备稀土掺杂磷酸三钙生物陶瓷，步骤如下：

（1）称量：准确称取各个组分；