[发明专利]可调控晶体尺寸的高纯度外科级α-半水硫酸钙制备方法

说明书

本发明公开了可调控晶体尺寸的高纯度外科级α‑半水硫酸制备方法，属于医用生物材料领域。本发明通过调节混合转晶剂与去离子水的质量比，有效地调控α‑半水硫酸钙晶体尺寸(10‑60m)，且长径比为1‑5:1，得到分布均匀的晶体α‑半水硫酸钙粉体。而且半水硫酸钙晶体的红外光谱曲线在1622cm^‑1处H₂O的特征峰强度和3612cm^‑1、3559cm^‑1的处O‑H的特征峰的强度及宽度随着颗粒尺寸的减小而减小。该半水硫酸钙与固化液混合固化以后，抗压强度为25‑35MPa，从而满足不同负重部位对力学强度要求。降解时间为60‑75天，与人体不同部位的成骨速率相匹配，可用于医用植入骨修复领域的α‑半水硫酸钙。

技术领域

本发明涉及一种用于骨组织修复生物医用材料技术领域的方法，具体地，本发明专利提供了一种可调控晶体尺寸的高纯度外科级α-半水硫酸钙制备方法。

背景技术

修复骨缺损材料一般可根据材料的来源分为自体骨、异体骨和人工合成骨三类材料。自体骨具有骨传导性、骨诱导性及骨生成性被视为修复骨缺损材料的金标准，但自体骨的来源受限且需要二次手术。异体骨虽然具有骨传导性，但也存在许多不足之处，如异体骨有抗原性和可能传播病原体、来源有限和一些社会伦理的原因等。所以，从而驱动了各种人工骨材料相关研究的快速发展。大量的研究证明，硫酸钙具有优秀的生物相容性、骨传导性以及能在体内彻底降解吸收，在骨替代材料研究领域内是被关注的热点。硫酸钙以无水硫酸钙，半水硫酸钙，二水硫酸钙三种形式存在，其中半水硫酸钙又以α-型和β-型不同晶型形式存在。临床上常用α-半水硫酸钙(α -CaSO₄·0.5H₂O)，即医用外科级半水硫酸钙，这种半水硫酸钙晶体发育完整，具有水硬性，遇到水溶液可固化为高强度的二水硫酸钙。二水硫酸钙能够促使成骨细胞附着，促进骨生长，此外，破骨细胞能够吸收硫酸钙，使其生物自降解。

目前国外已有成熟的医用外科级硫酸钙产品，如美国Wright公司的英国Encore公司的和德国的等，它们都是高纯度的α-半水硫酸钙。国内学者也进行了硫酸钙人工骨的相关研究，中国发明专利CN102633287A号，采用氯化钙、转晶剂与蒸馏水的反应液中加入与蒸馏水体积比为0.01-2的无水乙醇，使二水硫酸钙在反应液中脱去结晶水制得半水硫酸钙。但是，该方法的制备工艺周期较长。中国发明专利CN110683779A号，首先采用氯化钙/氯化镁溶液改性二水硫酸钙来提高晶体的抗压强度，再使用蒸压法将改性的二水硫酸钙脱水制备半水硫酸钙，这种方法制得的半水硫酸钙的长径比较大且不均一。中国发明专利CN103723757A号使用钙盐溶液和硫酸盐溶液，并加入柠檬酸钠、硫酸铝和琥铂酸配成的复合转晶剂得混合溶液，恒温加热进行水热反应生产α-半水硫酸钙，这种方法制得α-半水硫酸钙的纯度很难控制，效率不高。中国发明专利CN107596439A 号，采用微波加热的方法使用二水硫酸钙在铁氟龙管内脱水结晶制备α-半水硫酸钙。这种方法能够制备α-半水硫酸钙，但是其形态结构不均一，且制备产品的能力有限，不利于量产。

目前，国内已报道关于α-半水硫酸钙制备方法的专利已经很多，但这些方法制备的半水硫酸钙晶体尺寸不可调控。本申请发明发现通过调节混合转晶剂与去离子水的质量比，有效地调控α-半水硫酸钙晶体尺寸(10-60m)，且长径比为1-5:1，得到分布均匀的晶体α-半水硫酸钙粉体。其采用简单、高效的工艺制备出高纯度外科级α-半水硫酸钙骨移植材料，其纯度高达99％的重量百分比浓度以上，非常适合产业化。利用本发明制备的α-半水硫酸钙粉体固化后，抗压强度为25-35MPa，从而满足不同负重部位对力学强度要求。降解时间为60-75天，与人体不同部位的成骨速率相匹配，可用于医用植入骨修复领域的α-半水硫酸钙，因此本发明制备的半水硫酸钙能够达到外科级标准。

发明内容