[發(fā)明專利]一種表面納米化改性磷酸鈣生物活性陶瓷及其制備和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310645837.7
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103638556A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周長春;葉興江;樊渝江;肖占文;肖玉梅;譚言飛;張興棟
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: A61L27/32
• 分類號: A61L27/32;A61L27/54;A61L27/56;C04B35/447
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面納米化改性磷酸鈣生物活性陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于生物醫(yī)學材料領(lǐng)域。?

技術(shù)背景

具有主動修復(fù)功能和可調(diào)控生物響應(yīng)特性的生物活性材料正成為當前和未來硬組織修復(fù)的重要發(fā)展方向。生物活性的概念最早由Hench提出，1969年Hench在研究生物玻璃時發(fā)現(xiàn)：生物玻璃植入骨內(nèi)后在界面上與骨形成了化學鍵性結(jié)合，即此提出材料生物活性的概念，次年這個概念在國際上得到公認。Hench定義生物活性材料是一類能在材料界面上誘導出特殊生物反應(yīng)，這種反應(yīng)導致組織和材料之間形成化學鍵接的生物材料。生物活性陶瓷就是指能與活體骨組織、活體軟組織形成化學鍵合的陶瓷材料。典型的生物活性陶瓷主要包括生物活性玻璃和磷酸鈣系生物活性陶瓷。隨著現(xiàn)代醫(yī)學、生物學和材料科學的發(fā)展，生物活性的概念得到不斷延伸發(fā)展。當前臨床應(yīng)用中，人們不僅希望材料能與組織緊密結(jié)合形成骨鍵合，而且希望材料具有誘導周圍組織細胞分化，促進組織生長的能力。對骨組織修復(fù)材料而言，不僅希望植入材料可以與骨形成骨鍵合，還希望植入材料具有快速誘導骨組織再生和修復(fù)的功能，即具有良好的生物活性和誘導骨生成能力。?

具有良好生物活性的植入體可加快組織愈合和再生，實現(xiàn)缺損或病變骨組織的再生重建，從而達到永久康復(fù)。20世紀80年代中期，“組織工程”方法提出以材料為控釋載體，外加生長因子和活體細胞體外培育形成活體器件，進而移植入體內(nèi)，可實現(xiàn)生物材料誘導組織再生的生物學功能。然而組織工程學中涉及的細胞體外培養(yǎng)技術(shù)復(fù)雜，所需生長因子價格昂貴，患者個性化用藥物劑量選擇困難，以及儲存、運輸?shù)认盗袉栴}極大地限制了其臨床推廣應(yīng)用。因此，通過材料學優(yōu)化設(shè)計，控制生物材料化學組成、仿生組織微觀結(jié)構(gòu)，進行材料生物特性/功能學研究，進而開發(fā)能夠控制激活、調(diào)控機體成骨響應(yīng)特性，誘導骨組織再生，“具有主動修復(fù)功能”的生物活性材料具有重要的市場價值和臨床應(yīng)用前景。?

生物材料植入體內(nèi)后首先是其表面/界面與生物環(huán)境接觸，其生物學活性與其表面/界面直接相關(guān)。材料表面發(fā)生的化學反應(yīng)對植入體與宿主骨之間的結(jié)合非常重要。研究顯示，現(xiàn)有的兩種典型的生物活性材料：生物活性玻璃和多孔磷酸鈣陶瓷，其與骨的鍵合都是通過材料在體內(nèi)發(fā)生的生物化學反應(yīng)在表面形成類骨磷灰石層再與骨化學鍵性結(jié)合的，這說明生物材料的表面特性對于其生物活性起著至關(guān)重要的調(diào)控作用，材料的表面/界面及其行為與材料的骨誘導性直接相關(guān)。現(xiàn)有的磷酸鈣生物陶瓷，由于具有和骨相似的化學成分，及可生物降解等性能，它一直是骨修復(fù)材料的重點選擇對象，然而通過常規(guī)陶瓷燒結(jié)技術(shù)制作的微米晶粒陶瓷往往生物活性不足，不能有效調(diào)控機體成骨響應(yīng)特性，快速誘導骨組織再生重建，影響了其臨床應(yīng)用效果。因此，為了賦予材料更好的生物活性及骨誘導性，近年來研究者提出通過材料自身的優(yōu)化設(shè)計，如優(yōu)化其孔結(jié)構(gòu)和細化材料晶粒（納米晶粒）等途徑可改善材料的生物活性和骨誘導性。公開號為CN1557774A的中國專利申請，報道了一種磷酸鈣系生物陶瓷納米粉體的制備方法，另一專利申請（CN1429538A）公開了一種納米羥基磷灰石的制備方法，專利（CN101032630A）公開了一種空心狀納米HA的制備技術(shù)，公開號為CN101757684?A的中國專利申請公開了一種棒狀納米羥基磷灰石代骨材料的制備及其應(yīng)用。上述專利技術(shù)均意識到了納米材料所具有的獨特“納米效應(yīng)”，如小尺寸效應(yīng)、高比表面積、表面/界面效應(yīng)等特性在組織工程領(lǐng)域的誘人應(yīng)用前景。然而，盡管目前已有眾多關(guān)于合成、制備和評價磷酸鈣納米粒子、微粒的研究報道，其相關(guān)應(yīng)用中，納米磷酸鈣材料大多以分散形式，如納米顆粒、微粒，或者是以第二相的形式摻雜復(fù)合于其他基體材料（如高分子材料，膠原等）之中，而制備塊體狀的納米晶磷酸鈣生物活性陶瓷材料由于燒結(jié)工藝制約一直是其開發(fā)應(yīng)用中的瓶頸。因此通過表面改性技術(shù)，在陶瓷表面復(fù)合、涂覆一層成分均一，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性能優(yōu)越的磷酸鈣納米生物活性陶瓷材料具有重要的開發(fā)應(yīng)用價值。?

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有磷酸鈣生物陶瓷活性不足而開發(fā)的一種表面納米化改性磷酸鈣生物活性陶瓷材料，其特點是材料表面通過改性處理自組裝形成一層納米磷酸鈣，從而使材料表面/界面具有較大的比表面積，利于吸附成骨相關(guān)蛋白和細胞，材料植入體內(nèi)后能快速釋放鈣、磷離子，促進新骨生成，進而使材料具有優(yōu)良的生物活性和骨誘導性。同時此種陶瓷具有更好的力學性能。?

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：?

一種磷酸鈣生物活性陶瓷，包括多孔磷酸鈣陶瓷基體和納米改性層。所述納米改性層為納米晶磷酸鈣。