[发明专利]一种钙磷盐-二氧化硅多孔支架及其制备方法

说明书

本发明公开一种钙磷盐‑二氧化硅多孔支架及其制备方法，以钙磷盐粉体为原料，与二氧化硅粉体混合，压制成薄片，采用激光烧结成型技术得到钙磷盐‑二氧化硅多孔支架。本发明工艺简单，成本较低，操作方便，制备得到的支架具有良好的致密度和机械强度。

技术领域

本发明涉及一种钙磷盐-二氧化硅多孔支架及其制备方法，属于生物医用人工骨移植材料技术运用领域。

背景技术

近些年来，中国人口老龄化越来越严重，骨损伤也越来越多，寻找理想的骨修复材料也就成为了骨科材料领域研究的热点，人们对骨移植材料研究越来越多。一种新兴交叉学科——组织工程应运而生。它是利用生物工程（生命科学）和临床科学的知识解决组织损失和器官衰竭等关键医疗问题。1995年，Crane提出了组织工程中的热点内容——骨组织工程。骨组织工程的原理是将骨支架作为信号因子和细胞的载体来诱导成骨，或从周围骨组织募集细胞使其趋化和分化，最终形成新骨。种子细胞、支架材料和激活物是其主要研究内容。

支架材料作为骨组织工程研究中的最重要的部分，一直是人们研究的热点。目前研究较多的骨组织工程材料可分为天然材料、合成高分子材料和生物活性陶瓷材料。其中生物活性陶瓷材料，一般指钙磷盐生物陶瓷材料，包括α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、无定形磷酸三钙、羟基磷灰石、焦磷酸钙、磷酸四钙、磷酸八钙、聚磷酸钙、磷酸氢钙及其混合物，因其中含有羟基等基团，这些基团可以与人体组织键合，并且含有能在人体内通过正常新陈代谢进行交换的Ca、P等元素，且具有良好的生物相容性和无毒性，成为骨组织工程材料研究的热点。常见的β-磷酸三钙和羟基磷灰石是目前研究比较广泛的生物活性陶瓷材料。

制备人工骨时，采用具有生物活性的粉末材料，直接进行人工骨支架的制备。传统的烧结方法为了达到致密化的要求通常需要温度高于1000℃且烧结时间需要几个小时甚至几十个小时，较高的烧结温度和长时间烧结导致晶粒的异常长大，从而降低了机械性能。因此，传统的烧结方法不能同时满足致密化和较细的晶粒。美国的Mondal等报道了应用微波烧结技术能够制备具有较小晶粒的且致密的钨合金在较高的烧结温度下，烧结时间相对于传统的烧结方法能够减少80％；以色列的Chaim等、发现用电火花烧结的方法在13750C烧结陶瓷3分钟，能够实现烧结致密化并使陶瓷保留在纳米尺寸。尽管这些方法也能实现烧结接近完全致密并保持较小的晶粒，但这些方法很难实现三维互连的多孔结构。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种钙磷盐-二氧化硅多孔支架及其制备方法，所述钙磷盐-二氧化硅多孔支架具有良好的致密度和机械强度。

一种钙磷盐-二氧化硅多孔支架的制备方法，具体步骤如下：

1、将钙磷盐粉体与二氧化硅粉体按照质量比为3:1-1:1混合，得到混合粉体A；

2、将混合粉体A压制成片，压强为30-50MPa，得到厚度为0.1-0.5mm的薄片B；

3、采用激光器对薄片B进行烧结，烧结完成后沿边缘进行切割，得到单层烧结支架C；

4、对得到的单层烧结支架C用蒸馏水清洗掉未烧结的部分，层层纵横交错堆叠并采用激光烧结纵横交错节点，即得。

优选的，步骤（1）所述的钙磷盐粉体为羟基磷灰石、β-TCP、α-TCP、双相磷酸钙、三斜磷钙石中的一种或几种的混合物。

优选的，步骤（3）所用激光器为CO₂激光器、氦氖激光器、氩离子激光器。

优选的，步骤（3）和步骤（4）激光烧结的扫描速率为0.1-10cm/s，烧结功率为10-50W。

本发明的有益效果：

（1）本发明采用激光烧结技术制备支架，激光能够利用较高的能量密度将烧结时间缩短至几秒甚至微秒的时间内，从而能够利用快速烧结和冷却在达到烧结致密化的同时限制晶粒长大；