[发明专利]高温固相反应合成的双相磷酸钙复合粉体制备方法

说明书

本发明揭示了一种高温固相反应合成的双相磷酸钙复合粉体，所述双相磷酸钙粉体是钙磷摩尔比Ca/P为1.5～1.67的羟基磷灰石和β‑磷酸三钙两相复合粉体，其中HA和β‑TCP两相的相对质量百分数取值范围各为1～99％；HA和β‑TCP两相的晶粒尺寸为20nm～300μm；结晶度为50～100％。本发明还揭示了一种高温固相反应合成的双相磷酸钙复合粉体制备方法，通过含钙固体化合物和含钙磷固体化合物的高温固相反应制备BCP复合粉体，具有反应周期短、原料成本低廉、设备投入小、无废气废水排放且易于同时调控BCP粉体中HA和β‑TCP的两相比例、两相分布均匀、晶粒尺寸及结晶度的优点。最终，满足BCP两相复合陶瓷抗压强度提高或降解速度调控的生产要求。

技术领域

本发明涉及生物活性材料及骨科植入物技术领域，具体涉及一种高温固相反应合成的羟基磷灰石和β-磷酸三钙双相复合粉体制备方法。

背景技术

骨移植是治疗骨缺损的主要方法。自体骨移植作为骨移植的金标准在临床实践中取得了较好效果，但其来源有限，而且存在取骨部位手术并发症。同种异体脱矿骨来源有限且存在免疫原性、不稳定的骨诱导性、远期吸收、围手术期及以后发生感染危险。羟基磷灰石(HA)具有优良的生物相容性，可较快地传导骨再生，不通过中间介质可直接与骨键合，然而，现有技术获得的羟基磷灰石结晶度很高，因其细胞降解性弱、立体空间结构紊乱及无成骨诱导功能等缺点，故进一步应用受到限制。β-磷酸三钙(β-TCP)较羟基磷灰石有着更好的溶解性和降解性，但β-磷酸三钙的降解速度太快，不能形成良好的骨键合，并且过快的降解速率不利于体内生物组织在材料上的附着，不利于引导成骨。双相磷酸钙(BiphaseCalcium Phosphate，简称BCP)是由羟基磷灰石和β-磷酸三钙按不同比例组成的复合材料，在体内降解和成骨性能上比单一磷酸钙好，作为一种重要的骨组织工程支架材料而受到临床医生的广泛关注，已成为目前最为理想的人体硬组织替代材料。

目前，制备BCP的方法主要有以下几种：

(1)是将制备好的HA和β-TCP以不同比例混合、球磨而得到。该方法虽最易得到BCP复合粉体，但较易受原料HA和β-TCP本身性能的限制，例如原料的粒径、分散性及结晶度等都对BCP两相复合人工骨的最终性能产生影响。这种方法虽然最为常用，但是，HA和β-TCP通常采用液相法合成，工艺繁琐、流程很长，而且有大量污水或废气排放。

(2)是通过共沉淀法合成BCP复合粉体，文献(皱萍，吉晓洋，张兴栋. β-TCP/HA双相磷灰石复合粉体的制备及其性质的研究，四川大学学报(自然科学版)，1996,33(2):150～154)报道了在氨碱条件下液相反应得到BCP复合粉体。但是，该种工艺不仅需要大量的氨水来调节反应的pH，而且还需要大量的去离子水来洗涤沉淀物及夹带的副产物和残余的氨，需长时间静置、陈化，耗时耗力且对环境造成污染。同时，考虑到β-TCP和HA在不同pH条件下的溶解特性，其反应最终产物很难获得β-TCP和HA双相稳定比例的BCP复合粉体。

(3)中国专利CN 106242552 A公布了一种利用钙磷化合物制备HA/β-TCP 复合材料的方法，该方法首先将一定摩尔比的钙化合物和磷化合物分别加入到物料釜内，加入乙醇后进行搅拌溶解，然后将两种溶液混合搅拌得到混合溶胶。将溶胶加热，使溶剂不断挥发，得到HA和β-TCP前驱体。最后将烘干后的前驱体在高温下烧结、粉碎研磨得到HA/β-TCP复合粉体。这种方法在溶胶加热过程中有大量黄色或者红棕色二氧化氮气体冒出，造成空气污染。同时，制备工艺繁琐复杂，不易批量生产。

(4)中国专利CN1557774A公布了一种磷酸钙系列生物陶瓷纳米粉体的制备方法，以硝酸钙和磷酸三甲酯为原料，并以柠檬酸为螯合剂通过低温煅烧获得了纯度较高的HA/β-TCP两相磷酸钙系列生物陶瓷纳米粉体。但该种方法涉及到溶胶、凝胶的形成以及凝胶的煅烧过程，不但工艺复杂，而且具有污染气体排放，反应以酯为原料更需要较高的成本，因此也并不适宜工业化的批量生产。