[发明专利]含钙缺陷羟基磷灰石原位制备磷酸三钙多孔材料的方法

说明书

本发明涉及生物陶瓷材料技术领域，具体涉及一种含钙缺陷羟基磷灰石原位制备磷酸三钙多孔材料的方法，采用一定比例的含钙缺陷羟基磷灰石和生物玻璃粉为原料，加入助剂成型后经高温原位烧制成所述磷酸三钙多孔材料。制备的磷酸三钙是主晶相为β‑磷酸三钙的多孔支架材料，有效提高传统可降解磷酸三钙多孔支架材料的力学性能、孔隙率、连通性能，本发明的方法利用含钙缺陷的羟基磷灰石高温条件下相变形成β‑磷酸三钙和其他磷酸钙盐的特点，既可以利用羟基磷灰石增强多孔支架材料的机械性能，优化多孔材料的孔结构，还可以利用生物活性玻璃的添加量控制材料的相组成成分，达到控制降解速率，以便与新生骨组织的生长速率相匹配。

技术领域

本发明涉及生物陶瓷材料技术领域，具体涉及一种含钙缺陷羟基磷灰石原位制备磷酸三钙多孔材料的方法。

背景技术

随着现代社会老龄化进程的加快，由于自身缺陷、创伤感染以及肿瘤等各种原因造成的骨缺损病例越来越多，组织的修复再生材料的开发受到广泛关注。羟基磷灰石(Hydroxyapatite，化学式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，简称HA)和磷酸三钙 (Tricalciumphosphate，化学式为Ca₃(PO₄)₂，简称TCP)在组成和结构上与天然骨相似，具有良好的生物相容性和生物活性，植入人体后，能和人体骨组织形成很强的化学键合，且可以缩短骨愈合时间，已广泛应用于生物医学领域。但由于羟基磷灰石降解速率慢，材料脆性大、力学性能差等缺点，其临床应用受到很大限制；β-磷酸三钙(β-TCP)具有良好的生物相容性和骨诱导性能以及适宜的生物降解性，且可利用各种方法制备成多孔陶瓷，已成为骨缺损修复最为理想的一种填充和修复材料。

传统的β-TCP多孔生物陶瓷主要利用合成的β-TCP粉体和生物玻璃为原料，通过泡沫浸渍法、发泡法和添加致孔剂等方法制备。多孔陶瓷的孔结构易受β-TCP粉体组成成分、颗粒尺寸和分布以及各种成孔工艺的影响，且多孔陶瓷的气孔率一般小于70％，难于制备出具有高孔隙率、孔隙率可控、三维连通，大孔、小孔和微孔分布合理的生物陶瓷。β-TCP陶瓷力学性能差，脆性大，抗折强度低、降解速度过快，与骨生长和骨修复速率失配，以及材料植入体内后骨生成量少和骨渗入深度有限等问题已成为目前生物可降解生物陶瓷应用亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含钙缺陷羟基磷灰石原位制备磷酸三钙多孔材料的方法，有效提高传统可降解磷酸三钙多孔支架材料的力学性能、孔隙率、连通性能，可合理控制支架材料的降解速率，从而有望获得与骨生长和修复速率相匹配的支架材料。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：一种含钙缺陷羟基磷灰石原位制备磷酸三钙多孔材料的方法，采用一定比例的含钙缺陷羟基磷灰石和生物玻璃粉为原料，加入助剂成型后经高温原位烧制成所述磷酸三钙多孔材料。

羟基磷灰石的热稳定性一般与其结晶度、化学计量比和掺杂元素等相关。含钙缺陷的羟基磷灰石由于存在一定程度的晶格畸变，抑制了晶体的结晶，使得羟基磷灰石的结晶度降低，热稳定性变差，一般温度在高于900℃下即可发生分解，相变生成β-TCP和其他磷酸钙盐(如反应式1和2)。另外，生物玻璃作为高温粘结剂的加入，在促进材料烧成的过程中，伴随着生物玻璃的熔融会促进生物玻璃中[PO₄]四面体与Ca₄P₂O₉反应生成TCP(如反应式3和4)，从而加快含钙缺陷羟基磷灰石分解或相变生成TCP。本发明基于以上含钙缺陷羟基磷灰石原位形成TCP的原理，成功制备出了综合性能良好，具有高孔隙率、高连通率的多孔网状结构支架材料。