[发明专利]一种多孔磷酸钙陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，具体涉及一种多孔磷酸钙陶瓷的制备方法。

技术背景

医学临床表明，自体骨、异体骨移植是治疗骨组织修复的主要方法,但其骨来源有限,还存在免疫排斥和疾病传播等问题,应用受到很大限制。因此寻找具有相似作用的人工骨组织的替代材料就显得相当重要。

骨组织修复其主要取决于材料与活体组织之间相互依赖的界面反应机制，通过材料和活体组织间的多种结合机制的相互交互作用与组织交叉结合，达到骨组织的修复目的。根据骨组织工程原理,多孔生物陶瓷,尤其是具有生物降解特性的钙磷系多孔生物陶瓷是骨缺损修复的理想材料，但是其孔径尺寸分布，孔隙率及力学强度很难配合得很好。人体可承重骨力学强度在4～12MPA左右，而目前主流的具有较好孔径尺寸分布和孔隙率的磷酸钙多孔陶瓷力学强度不高，在1～2MPA；力学强度高的且能满足承重骨修复强度要求的，其孔径分布不均匀或者贯通性较差。

发明内容

基于以上孔尺寸、孔隙率与力学强度的矛盾问题，本发明是提供一种结合有机无机制孔剂多级制孔制备多孔磷酸钙陶瓷的方法。该方法制备的多孔磷酸钙陶瓷具有可控的孔隙率并能达到较高值，有机无机制孔剂多级制孔得到可控并且均一的孔径尺寸，良好的贯通性和力学强度。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种多孔磷酸钙陶瓷的制备方法，采用成膜性高分子作为有机制孔剂配合水溶性无机制孔剂，通过多级制孔工艺得到多孔磷酸钙陶瓷。该方法结合有机、无机制孔剂并进行多级制孔，制备出的多孔磷酸钙陶瓷具有大孔套小孔的多级连通孔结构，孔隙率和孔径大小可控，抗压强度不小于4MPa。采用成膜性高分子作为有机制孔剂一方面利用其成膜特性有利于对磷酸钙粉体和无机制孔剂进行固定和成型，另一方面，成膜后的有机制孔剂构成陶瓷坯体的相互贯通的有机骨架，对坯体起到支撑固定作用，同时当有机制孔剂在高温下被去除后可以在陶瓷中留下相互贯通的孔结构。

作为可选方式，在上述制备方法中，所述的成膜性高分子为聚乳酸、壳聚糖、纤维素、聚酰亚胺、聚苯乙烯中的至少一种。这些高分子具有良好的成膜性，有利于在挥发溶剂时顺利的形成坯体。

作为可选方式，在上述制备方法中，所述无机制孔剂为同时具有良好的水溶性和热分解特性的无机制孔剂。良好的水溶性使得无机制孔剂与水接触溶解后在坯体中形成空洞，构成多级连通孔结构中的大孔结构，良好的无机制孔剂使得溶解后残余的少量无机制孔剂在烧结过程中受热分解，形成孔与孔之间的部分连通结构以及大孔壁上的微纳孔结构。所述无机制孔剂的粒径可根据陶瓷大孔孔径的设计要求灵活选择，优选300~500微米。

作为可选方式，在上述制备方法中，所述无机制孔剂为碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠中的至少一种。更有选为碳酸氢铵，其热分解产物全部作为气体排出，在产品中物任何残留。

作为可选方式，在上述制备方法中，将所述成膜性高分子溶解于挥发性溶剂中，然后加入磷酸钙粉末和水溶性无机制孔剂混匀，静置挥发除去溶剂得到块体材料，将块体材料放入沸水中，去除无机制孔剂，然后烧结成瓷同时在烧结过程中去除残余无机制孔剂和有机制孔剂，得到多孔磷酸钙陶瓷。

作为可选方式，在上述制备方法中，所述挥发性溶剂为丙酮、氯仿、乙醇中至少两种的混合溶液。采用这几种溶剂或其混合溶液有利于成膜性高分子的溶解，且在挥发过程中有利于有机制孔剂成膜固定形成坯体。

作为可选方式，在上述制备方法中，所述的磷酸钙为磷酸二氢钙(DCPD)、磷酸三钙(α-TCP及β-TCP)、羟基磷灰石(HA)、磷酸四钙(TTCP)、双相磷酸钙(BCP)中的至少一种。

作为可选方式，在上述制备方法中，所述烧结温度为800～1300℃。

作为可选方式，在上述制备方法中，具体步骤如下：

A、溶液制备：

A1、配置体积比1：1的丙酮-氯仿混合溶液；

A2、将成膜性高分子作为有机制孔剂加入到溶液中，配置0.1～0.5g/ml的溶液，超声搅拌混合均匀；

A3、将磷酸钙粉末和一定粒径的无机制孔剂加入到溶液中，超声搅拌，混合均匀；

B、成型

将A3所得溶液在-20~-5℃下静置挥发，得到有机溶剂挥发完全后的块体材料；

C、制孔

将B所得的块体材料放入沸水中浸泡，去除无机制孔剂；

D、高温烧结

将C所得样品，800～1300度高温烧结去除残余无机制孔剂和有机制孔剂，得到多孔磷酸钙陶瓷。