[发明专利]一种可同时调控释放锌离子和硅酸根离子的磷酸钙骨水泥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可同时调控释放锌离子和硅酸根离子的磷酸钙骨水泥及其制备方法。该方法包括：将硅酸盐溶液加入钙/锌盐溶液中，搅拌，离心取沉淀，洗涤，烘干，得到沉淀物；煅烧，研磨，过筛，得到掺锌偏硅酸钙粉体；将磷酸钙骨水泥粉末和掺锌偏硅酸钙粉体混合，与液相调和，得到磷酸钙骨水泥。本发明制备得到的粉体具有晶相单一、掺杂量范围较广、锌离子掺杂量可调控等特点，并将该粉体与磷酸钙骨水泥进行复合，复合后的磷酸钙骨水泥可以同时互相独立、可调控地释放锌离子和硅酸根离子，因此可以针对不同体系的磷酸钙骨水泥通过筛选优化得到锌离子和硅酸根离子各自的最佳复合量，进而更有效地提高磷酸钙骨水泥的骨诱导性能。

技术领域

本发明属于骨缺损修复医用材料领域，具体涉及一种可同时调控释放锌离子和硅酸根离子的磷酸钙骨水泥及其制备方法。

背景技术

磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Cement,CPC)是一种性能优异的骨修复材料，最早由Brown和Chow报道并为人熟知。CPC由固相(一种或若干种磷酸钙盐粉末)和液相(水或磷酸盐溶液)组成，在临床应用时将固相粉末与液相均匀混合，调和成膏体，然后可使用注射器等器材将其植入在骨缺损部位。植入后，CPC会在缺损部位自行固化、降解，并在降解的同时引导新骨的生成。总而言之，CPC凭借可注射、原位等温自固化、良好的生物相容性和骨传导性等优点受到了国内外研究者的广泛关注和研究，但在骨诱导性方面存在不足也严重阻碍了CPC的进一步推广应用。

针对上述不足，研究者通常采用复合生长因子和掺杂离子的方式来提高CPC的骨诱导能力。其中复合生长因子可以显著促进CPC植入早期的骨诱导能力，但生长因子价格昂贵，且存在植入早期快速释放、难以长期缓释等缺点。人体自然骨的主要无机成分为羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)，同时含有多种微量元素，如Mg、Zn、Sr、Si等，这些微量元素离子在自然骨的形成和生长发育过程中起到重要的作用，因此在CPC中掺杂相同离子可以模拟自然骨中微量离子的作用，从而有效提高CPC的骨诱导能力。掺杂离子后的CPC在植入体内后可以长期稳定地释放功能性离子，从而有效地促进新骨的形成和生长。此外，相对于生长因子，无机离子具备来源广泛、制备及保存简便、价格低廉等优势。

在CPC中引入微量元素，可以促进CPC的成骨诱导性能、成血管性能和抗菌性能等。将复合微量元素的CPC植入体内后，随着材料的降解，微量元素离子逐渐从CPC中释放出来并参与到骨修复的各个进程中，促进新骨的形成和生长。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种可同时调控释放锌离子和硅酸根离子的磷酸钙骨水泥及其制备方法。

本发明制备得到的磷酸钙骨水泥无细胞毒性，而且可以长期释放功能性离子、引入的功能性离子相互独立可调控、不引入其他杂质离子，在植入体内后稳定释放锌离子和硅酸根离子，从而提高磷酸钙骨水泥的骨诱导性能。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种可同时调控释放锌离子和硅酸根离子的磷酸钙骨水泥的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硅酸盐加入去离子水中，搅拌至完全溶解得到硅酸盐溶液，将钙盐和锌盐加入去离子水中，搅拌至完全溶解得到钙/锌盐溶液；

(2)在搅拌状态下将步骤(1)所述硅酸盐溶液加入钙/锌盐溶液中，搅拌反应，离心取沉淀，洗涤，烘干，得到沉淀物；

(3)将步骤(2)所述沉淀物升温进行煅烧处理，研磨，过筛，得到掺锌偏硅酸钙粉体；

(4)将磷酸钙骨水泥粉末和步骤(3)所述掺锌偏硅酸钙粉体混合，得到混合骨水泥粉体(同时含锌离子和硅酸根离子的磷酸钙骨水泥粉体)，将所述混合骨水泥粉体与液相调和，得到所述可同时调控释放锌离子和硅酸根离子的磷酸钙骨水泥(骨水泥膏体)。