[发明专利]一种纳米羟基磷灰石、硅酸三钙复合生物陶瓷及其制备方法和应用

说明书

一种纳米羟基磷灰石、硅酸三钙复合生物陶瓷及其制备方法和应用，其特征在于：所述复合生物陶瓷由下述质量百分比的原料组成，其中：硅酸三钙粉体20~95%、纳米羟基磷灰石粉体5~80%、二氧化硅粉体0~15%。所述的纳米羟基磷灰石、硅酸三钙复合生物陶瓷作为骨修复材料。与现有材料相比，本发明的纳米羟基磷灰石、硅酸三钙复合生物陶瓷具有较高强度，良好的生物活性，在生物医用材料领域作为骨修复材料使用具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种纳米羟基磷灰石、硅酸三钙复合生物陶瓷的制备方法及应用。

背景技术

骨是人体中最重要的组织之一，在保护体内器官等方面起着重要的作用。由于交通事故、工伤、运动创伤、疾病以及人口老龄化等原因导致的骨缺损是骨科常见病，需要大量优质生物医用材料及器件以供临床治愈和修复。全球对骨修复材料及其制品的需求量近年一直保持着20%左右的增长速度。我国作为人口大国，骨修复材料需求量的增长速度更为明显。因此，研制生物骨修复材料具有重要的社会意义和巨大的经济效益。

当前临床上广泛采用的骨植入材料是自体骨和异体骨。自体骨易被患者接受，但会造成患者的二次损伤和痛苦；异体骨取材简便，但存在免疫排斥和疾病传播等生物安全性隐患，而且在材料筛选、储存方面也相当困难和昂贵。因此，可对机体组织进行修复、替代与再生，同时可避免采用自体骨和异体骨所带来问题的人工合成骨修复材料吸引各国学者广泛研究。

目前，临床上对于骨缺损的治疗，主要采用骨移植，或者采用金属合金、生物陶瓷、高分子聚合物等人工骨修复替代材料。

对于硅酸盐类生物陶瓷、含硅生物活性及玻璃陶瓷的研究证明, CaO-SiO₂基材料表面在动物体内、外均能形成类骨磷灰石层，含硅生物材料能刺激骨髓基质干细胞向成骨细胞分化且能增强成骨相关基因表达。硅酸三钙(tricalcium silicate ，化学式：Ca₃SiO₅，又称3CaO·SiO₂，简写C₃S)作为CaO-SiO₂材料的一种，C₃S粉体发生水化反应固化后，在模拟体液(simulated body fluid，简写SBF)中浸泡，固化体具有诱导羟基磷灰石沉积的能力，形成的磷灰石结构与人体骨骼中纳米磷灰石形态相似。此外，固化物在体外能持续降解，降解过程中溶出的钙、硅离子在一定浓度范围内可促进成纤维细胞和成骨细胞增殖，固化体能支持骨髓间质干细胞的粘附和伸展。C₃S陶瓷具有良好的体外活性，在体外1d即能诱导虫状纳米HA沉积，但难以烧结致密、力学性能不佳等缺点，大大限制了CaO-SiO₂类陶瓷的临床应用。

纳米羟基磷灰石（hydroxyapatite , 简写HA ，化学式Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂）是人体骨组织和牙齿的主要矿物组成。人工合成羟基磷灰石具有优良的生物相容性，能与骨组织紧密接触，具有良好的骨传导性，并对新骨生长有一定的诱导作用。但是，纯羟基磷灰石用于硬组织替代还存在：颗粒材料成型困难以及容易在体内游走，块状HA加工难、韧性差、脆性大等问题，其抗折强度和断裂韧性指标均低于致密骨，因而大大局限了它的临床应用范围。

因此，基于硅酸三钙和纳米羟基磷灰石的优良性能，将两者进行复合制备纳米羟基磷灰石、硅酸三钙复合陶瓷，可作为生物活性陶瓷用于生物医学领域。纳米羟基磷灰石/硅酸三钙复合陶瓷在高温煅烧过程中会分解产生游离氧化钙从而导致复合陶瓷不稳定，加入二氧化硅可与纳米羟基磷灰石和硅酸三钙分解产生的游离氧化钙发生反应，降低复合陶瓷中游离氧化钙含量，使复合陶瓷更加稳定。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种纳米羟基磷灰石、硅酸三钙复合生物陶瓷及其制备方法和应用。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：