[发明专利]高强度抑菌骨传导二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法

说明书

高强度抑菌骨传导二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法属于生物医用材料技术领域。在现有技术中缺乏一种骨修复材料，不仅强度高、美观和具有抑菌性能，还具有骨传导生物活性。本发明之二硅酸锂玻璃陶瓷制备方法按基体玻璃重量百分配比60～70％SiO₂，12～20％Li₂O，1～5％K₂O，1～4％Al₂O₃，1～3％B₂O₃，0.5～4％ZrO₂，0.5～8％P₂O₅，1～10％CaO，0～5％SrO，0.01～1％Ag₂O，0.5～5％ZnO配料，倒入坩埚中在1400～1500℃温度下熔制1～3小时，得基体玻璃；将所得基体玻璃在640℃温度下保温7～9小时，升温至700℃保温1～2小时，再次升温至730℃保温4～6小时，所得高强度抑菌骨传导二硅酸锂玻璃陶瓷具有Li₂Si₂O₅主晶相，结晶度大于等于60％，同时掺杂Ag⁺、Zn²⁺，分布有羟基磷酸钙或者锶羟基磷酸钙晶粒，还分布由Li₃PO₄晶粒。

技术领域

本发明涉及一种高强度抑菌骨传导二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法，属于生物医用材料技术领域。

背景技术

生物活性陶瓷是相对于ZrO₂、Al₂O₃等生物惰性陶瓷而言具有一定生物活性的陶瓷，这里的生物活性是指骨传导性质，也就是生物医用材料与骨组织之间的键合。近年来，生物活性陶瓷在骨修复领域得到重要应用，材料的机械强度是一项重要技术指标，现有一种被称为A/W生物活性玻璃陶瓷的材料其抗弯强度值高达215MPa，高于密实骨(160MPa)，几乎是烧结羟基磷灰石(115MPa)的2倍，该材料为CaO-MgO-SiO₂-P₂O₅-CaF₂系统，其中的CaO和P₂O₅作为诱导骨形成物质使其具有生物活性，使得所述玻璃陶瓷具有骨传导性质，作为骨修复材料能够与其他生物组织实现生物结合。

义齿作为口腔中的异物，比真牙更容易藏污纳垢，如清洁不及时，就会形成菌斑，侵害我们的口腔健康。在骨修复过程中，骨替代材料植入体内后，如果体内有细菌存在，就会和成骨细胞竞争黏附有限的材料表面。一旦细菌占据了材料表面，成骨细胞就很难有附着的机会，影响术后的恢复。抑菌性能是义齿以及骨替代材料等生物材料应当具有的重要性能。

Ag⁺、Zn²⁺具有很强的抑菌作用，相对于银来说，锌虽然抑菌效果较差，但廉价易得。当Ag⁺与Zn²⁺同时存在时，形成协同抑菌性能，抗菌效果要好于单一Ag⁺或Zn²⁺。不过，Ag⁺在二硅酸锂玻璃陶瓷中溶解度有限，过量的Ag⁺在玻璃中会被还原，使玻璃着色。况且，作为掺杂离子，Ag⁺、Zn²⁺的掺入不仅会改变玻璃基质的析晶峰位置，还有可能改变晶相的组成，进而影响玻璃陶瓷的质量。

二硅酸锂晶粒具有长棒状、交错排列互锁的微结构，均匀分布于玻璃陶瓷中的二硅酸锂晶粒能够阻挡玻璃陶瓷裂纹扩展过程，使得这种二硅酸锂玻璃陶瓷具有较好的强度与韧性。并且，二硅酸锂玻璃陶瓷具有合适的透明度，外表美观，成为齿科全瓷修复的首选材料，但由于不具有生物活性，不能满足骨科修复的要求。

发明内容

为了获得一种骨修复材料，不仅强度高、美观和具有抑菌性能，还应当具有骨传导生物活性，我们发明了一种高强度抑菌骨传导二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法。