[发明专利]一种多孔锌镁合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔锌镁合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法，针对多孔单质锌力学性能差、体内降解过程中生物活性低的弊端，采用羟基磷灰石、镁和锌为原料，以氯化钠晶体为造孔剂，通过配粉、球磨混粉，放电等离子烧结、去除造孔剂，制成多孔锌镁合金/羟基磷灰石复合材料块体，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，制备的多孔锌镁合金/羟基磷灰石复合材料块体，其密度为2.94g/cm³，孔隙率达到53%，孔径≤450μm，屈服强度为60MPa，弹性模量为4GPa，符合人体骨骼性能参数，可满足临床医学的骨科植入材料使用，是先进的多孔ZnMg/HA复合材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种多孔锌镁合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法，属于锌基多孔生物材料制备及应用的技术领域。

背景技术

锌作为人体必须元素参与了体内超过80种生物酶的合成，并且锌元素可以诱导新骨生长抑制噬骨细胞的噬骨效应。镁同样属于人体必需元素之一，其具有密度低、可降解的优点。以锌为基体加入镁元素制备成锌镁二元合金，在体内服役过程中其力学性能优良，这使得锌镁合金成为最具潜力的可降解生物材料。然而，实体结构的锌镁合金弹性模量高，与骨骼力学适配性不足，这使得实体锌镁合金植入体内后会造成应力屏蔽效应，不利于骨组织生长。

近年来，在人造植入生物医用材料中，具备多孔结构的生物材料备受瞩目，这因为多孔结构可使骨组织按孔隙生长，利于成骨细胞在其表面的粘附、增殖与分化，促进骨组织再生，可加快病人术后的康复；但是，单质锌制备成多孔结构后力学强度降低，并且纯锌植入人体后与人体骨组织亲和性差，缺乏生物活性，无法短时间内形成骨与移植体的机械结合导致植入手术失败，因此多孔单质锌在临床应用上受到了限制。

为了解决上述存在的问题，可用以锌为基体加入羟基磷灰石、镁制备成多孔复合材料，利用镁与锌二元合金化使得力学性能得到改善，并且羟基磷灰石(HA)具有良好的生物活性、生物相容性及骨引导作用的生物陶瓷，是人骨的主要组成成分。将锌镁合金与羟基磷灰石制备成复合材料，通过羟基磷灰石在锌基体内的弥散强化作用来提高多孔材料的力学性能，也可以弥补多孔锌镁合金的力学性能不足的缺点，同时提高了多孔锌镁合金的生物亲和能力，使其与人体松质骨功能更为接近。同时锌、镁、钙、磷作为人体必须元素可以被人体吸收，从而实现植入体的体内降解，避免了患者二次手术取出植入体，减少了患者的痛苦和医生的工作量。

目前，制备多孔生物复合材料的方法有真空渗流铸造法、粉末冶金法、激光打孔法，但这些方法都存在工艺复杂、稳定性差、孔体结构控制困难的问题。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的现状和不足，以羟基磷灰石、镁粉和锌粉为原料，以氯化钠晶体为造孔剂，通过配粉、球磨混粉、放电等离子烧结、去除造孔剂，制成多孔锌镁合金/羟基磷灰石复合材料，以提高多孔锌镁合金/羟基磷灰石复合材料的力学性能与生物相容性。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：锌粉、镁粉、羟基磷灰石、氯化钠晶体、无水乙醇、氢氧化钠、氩气、石墨纸，其组合准备用量如下：以克、毫升、毫米、厘米³为计量单位

锌粉 ：Zn 19g±0.001g 纯度99.98%

镁粉 ：Mg 1.2g±0.001g 纯度99.97%

羟基磷灰石 ：Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ 1.5g±0.001g 纯度99.9%

氯化钠晶体：NaCl 7.6g±0.001g 纯度99% 平均粒度为400μm

氢氧化钠：NaOH 2g±0.001g 纯度99.9%