[发明专利]掺Mg和Zn的磷酸三钙材料、3D打印陶瓷浆料及其制备方法

说明书

本发明是关于一种掺Mg和Zn的磷酸三钙材料、3D打印陶瓷浆料及其制备方法。主要采用的技术方案为：在所述掺Mg和Zn的磷酸三钙材料中：Mg元素的摩尔数为n₁；Zn元素的摩尔数为n₂；Ca、Mg、Zn的摩尔数之和为n₃；其中，n₁/n₃为10‑15％；n₂/n₃为5‑10％。一种3D打印陶瓷浆料包括陶瓷粉体和有机树脂溶液；其中，陶瓷粉体为上述的掺Mg和Zn的磷酸三钙材料。本发明主要通过掺Mg和Zn元素，以提高磷酸三钙材料的生物活性；以该掺Mg和Zn的磷酸三钙材料作为3D打印陶瓷浆料中的陶瓷粉体，能提高3D打印所制备出的生物陶瓷的生物活性及致密性。

技术领域

本发明涉及一种生物陶瓷材料技术领域，特别是涉及一种掺Mg和Zn的磷酸三钙材料、3D打印陶瓷浆料及其制备方法。

背景技术

骨缺损修复是骨科临床常见症状之一，仅我国每年因各类事故、疾病引起的骨缺损或骨损伤患者约300万人。小面积的骨缺损可以依靠机体自身的再生功能得以痊愈；较大面积的骨缺损则无法自体修复，若不治疗可能造成“骨不连”，因此需要使用植入人工骨材料来帮助骨组织修复和痊愈。人工骨材料(如，磷酸三钙陶瓷，骨水泥以及高分子聚合物)越来越广泛用于临床上骨缺损修复。其中，磷酸三钙具有良好的生物相容性，体内植入后可最终降解，是一种理想的第三代可降解生物陶瓷。

3D打印技术可以制备出结构复杂、高精度的多功能陶瓷，因此，3D打印技术可用于制备生物陶瓷(如，人工骨)。其中，光固化陶瓷3D打印技术具有精度高，工艺灵活等优点，而具有良好的应用前景。其中，陶瓷浆料是光固化陶瓷3D打印的核心技术。

目前，3D打印陶瓷浆料中的陶瓷粉体为传统的磷酸钙(无掺杂)、氧化铝、氧化锆等材料，且陶瓷粉体的粒径亚微米级(0.7-1.5μm)。但是，本发明的发明人发现，现有的3D打印所用的陶瓷粉体至少存在如下技术问题：(1)传统的磷酸钙材料、氧化铝，氧化锆等材料的生物活性低，作为3D打印用的陶瓷粉体，制备出的生物陶瓷的生物活性低，不能促进骨骼的生长，骨骼生长太慢；(2)纳米陶瓷粉体制备方法复杂且耗能高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种掺Mg和Zn的磷酸三钙材料、3D打印陶瓷浆料及其制备方法，主要目的在于通过掺镁和锌提高磷酸三钙材料的生物活性，以制备出生物活性较好的生物陶瓷(如，人工骨)。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种掺Mg和Zn的磷酸三钙材料，其中，在所述掺Mg和Zn的磷酸三钙材料中：Mg元素的摩尔数为n₁；Zn元素的摩尔数为n₂；Ca、Mg、Zn的摩尔数之和为n₃；其中，n₁/n₃为10-15％；n₂/n₃为5-10％。

优选的，所述掺Mg和Zn的磷酸三钙材料的粒径为30-150nm。

另一方面，上述的掺Mg和Zn的磷酸三钙材料的制备方法，包括如下步骤：1)使含有镁离子、锌离子、钙离子的第一溶液和含有磷酸根离子的第二溶液在设定温度下反应设定时间，得到反应产物；

其中，所述第一溶液中：Mg元素的摩尔数为n₁；Zn元素的摩尔数为n₂；Ca、Mg、Zn的摩尔数之和为n₃；其中，n₁/n₃为10-15％；n₂/n₃为5-10％；

2)对所述反应产物进行清洗后，在进行冻干或烘干处理，得到掺Mg和Zn的磷酸三钙材料。

优选的，在所述步骤1)中：设定时间为6-24h；和/或所述设定温度为80-160℃。