[发明专利]聚磷酸钙钠生物医学材料及其生产方法和用途

说明书

本发明属医疗材料类，是一种特别适用于修复人体硬组织缺损的生物医学材料。

人体硬组织替代材料是人们一直在探索和研究的主要用于各种硬组织缺损、缺失修复，帮助恢复人体硬组织功能的材料。低分子羟基磷灰石具有与人体硬组织无机成分相似的化学组成，作为种植体具有良好的组织相容性，并具有骨引导作用，已广泛应用于临床修复。但这类材料与骨相比弹性模量不相适应，因而临床应用近期效果较好，远期效果差，更重要的不足是缺乏生物活性，与人体缺乏交换功能。

为此，以聚磷酸钙盐作为新型人体硬组织替代材料的研究已引起人们的兴趣，1982年8月，美国专利(U.S.P4346028)公布了用聚磷酸钙钠可作为石棉代用品的报道；A.Bertoluzza(1981-1983年)发表了聚磷酸钙钠可作为生物医学材料的报道。但这些材料本体和表面呈酸性，与人体骨组织的PH值相差较大，若用于人体，必然影响碱性磷酸酯酶的活性和成骨作用，因而不具有真正的医学实用价值。1996年7月中国发明专利(CN1125689A)报道了申请人发明的一种PH值符合正常人体骨组织酸碱度要求，能稳定在7.0-8.5范围内，并能与人体组织相互进行物质交换和产生骨性结合的聚磷酸钙钠生物医学材料，该材料采用两步法生产。

本发明的目的是改进聚磷酸钙钠的生产方法，经一步烧结即可生产一种PH值能稳定在7.0-8.5范围内符合正常人体骨组织酸碱度要求，并能与人体组织相互进行物质交换和产生骨性结合的并具有特定形状的聚磷酸钙钠无机生物医学材料。

本发明的技术内容：合成具有交换功能、恒定PH值及特定形状的聚磷酸钙钠，控制钠钙比、磷钙比、金属氧化物与五氧化二磷的摩尔比以及优化成型条件、烧结工艺等。

作为本发明的聚合物是以五氧化二磷、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸铵、聚磷酸铵、聚磷酸、磷酸氢钙、磷酸二氢钙为磷源，以磷酸氢钠、磷酸二氢钠为钠源，也可为磷源，以磷酸的各种钙盐、碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙为钙源，磷酸的各种钙盐也可为磷源，合成聚磷酸钙钠。

作为本发明的聚合物，无论采用何种原料，其钠、钙、磷的摩尔比是很重要的。当下列组份的摩尔百分比为Na₂O:9-11,CaO:53-60,P₂O₅:31-36时，合成的聚磷酸钙钠将具有本发明的聚合物的交换功能和恒定的PH范围，其PH值保持在7.0-8.5之间。

按照本发明的生产方法，合成的无机高聚物聚磷酸钙钠采用一步烧结的方法，即将含磷源、钠源、钙源的原料混合均匀后，在450℃-650℃下烧结1-3小时，后升温至700-800℃，聚合1小时后再升温到850-1000℃聚合3-8小时，然后骤冷至700-800℃使其结晶，保温1-3小时后再次骤冷至550-650℃再次结品，保温3-6小时后逐步冷却至室温，即得到本发明的聚磷酸钙钠人工骨生物医学材料。

按照本发明的成型方法，首先在人体所需人工骨部位用印模材料取下阴模，然后用石膏从阴模中取下阳模，再从阳模翻制成金属阴模，将已烧结的聚磷酸钙钠研成细粉后，将粉末填入金属阴模中，在1-20Mpa压力下加压成型，然后按上述生产方法进行再次烧结；也可将一定摩尔比的钠源、钙源、磷源单体原料混合均匀后加入金属阴模中，在1-20Mpa压力下加压成型，然后按本发明的生产方法一次烧结成型，即可得到具有特定形状和最小收缩及膨胀度的聚磷酸钙钠人工骨生物医学材料。

作为生物医学材料，原料杂质的影响也是很重要的。应该尽量使用符合国家药品规格的原料及辅料，否则，合成的材料将不具有医用价值。

本发明的积极效果是：本发明改进了聚磷酸钙钠的生产工艺和成型方法。由于本方法生产的聚磷酸钙钠是一种与机体组织有物质交换功能的无机高分子聚合物，并具有良好的生物相容性，从而改善了目前国内外广泛采用的人工硬组织替代材料在某些性能上的不足。本方法生产的聚磷酸钙钠与现有文献报道显著不同之处在于其材料本体和表面均成弱碱性，符合人体骨PH值要求，与人体组织能形成良好的成骨环境，促进与骨组织的结合。

给出下列实施例进一步说明本发明。

实施例1：称取35.5gNa₂HPO₄、60gNaH₂PO₄、349.35gCaHPO₄，混合均匀后于450℃下烧结1小时后升温至700℃，再聚合3小时，再次升温至850℃聚合8小时，然后骤冷至700℃，保温1小时后再次骤冷至550℃，保温3小时后逐步冷却至室温，即可得到具有本发明特征的无机高分子生物医学材料。

实施例2：称取120g NaH₂PO₄、301.4g CaHPO₄、90gCaCO₃混合均匀后装入φ2×8mm的金属阴模中，在2Mpa压力下成型，将加压成型后的聚合物单体混合物在650℃下烧结3小时，然后升温至800℃聚合1小时，再升温至1000℃聚合3小时，然后骤冷至800℃使其结晶，保温3小时后再次骤冷至650℃再次结晶，保温6小时后逐步冷却至室温取出，即可得到φ2×8mm圆柱体形的聚磷酸钙钠人工骨生物医学材料。