[發(fā)明專利]一種生物陶瓷表面的磷酸鈣納米棒及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310717361.3
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103708850A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 鄧春林;邱萱;吳剛;王迎軍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C04B41/85
• 分類號: C04B41/85
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發(fā)明屬于生物陶瓷材料的表面改性領域，具體涉及一種在生物陶瓷表面構建尺寸可控磷酸鈣納米棒的方法。

背景技術

HA與人體骨骼和牙齒的主要無機成分類似，具有良好的生物相容性和骨誘導作用。但其在機體內太穩(wěn)定，不易降解。而β-TCP在體內降解速度過快，且力學性能較差，抗壓強度和抗折強度較低。將HA和β-TCP按一定比例復合可以各自發(fā)揮其優(yōu)點，復合材料的綜合生理性能將優(yōu)于單一相生物陶瓷。將羥基磷灰石和磷酸三鈣按不同比例組成的雙相陶瓷粉，壓制成坯體后通過高溫煅燒，得到TCP/HA雙相復合生物陶瓷。

然而，由于制備工藝條件的限制，目前經高溫煅燒得到的磷酸鈣類陶瓷，其晶粒尺寸比人體骨骼和牙內的羥基磷灰石晶粒尺寸要大得多，結晶度過高。這對于作為骨植入或骨替換的鈣磷生物材料顯然是不利的。因而我們想通過對磷酸鈣陶瓷進行表面處理，在磷酸鈣陶瓷表面構造出組織均勻，晶粒尺寸合理的高活性表面。

已經公開的專利“磷酸鈣陶瓷表面形成類骨磷灰石層的方法”（申請?zhí)枺?00410033613.1），報道了使用模擬體液對生物陶瓷表面進行處理，在其表面形成了納米級的類骨磷灰石層。然而，通過這種方法構建出的新磷灰石層與基體的結合強度很低，極易與陶瓷基體分離而發(fā)生脫落。而且這一處理過程在生物陶瓷植入體內后都會自然發(fā)生，因而在植入體內前的這一修飾過程沒有太大的實際意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現有制備工藝條件的缺陷導致的磷酸鈣類陶瓷結晶度過高、生物活性降低等問題，提供一種生物陶瓷表面構建尺寸可控磷酸鈣納米棒的方法，既能在生物陶瓷表面構建出優(yōu)化結晶度的高生物活性的表面，又能對表面形成的磷酸鈣納米棒尺寸和大小進行控制。

為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種生物陶瓷表面的磷酸鈣納米棒的制備方法，包含以下工藝步驟：

（1）鈣磷陶瓷的制備：將羥基磷灰石/磷酸三鈣雙相陶瓷粉末，裝入模具中壓實，采用冷等靜壓在油介質中壓制成型，壓強為150-200MPa，保持荷載6-10h后取出陶瓷坯體，然后對初坯體進行高溫燒結，以石墨作為輔助材料進行填埋燒結，燒結溫度為1150-1200℃，升溫速率為8-10℃/min，保溫5-10h，樣品隨爐冷卻，將得到的陶瓷切割成薄片，再用去離子水超聲清洗后烘干；

（2）水熱處理前準備：將制備好的鈣磷陶瓷浸泡在去離子水中，靜置過夜；

（3）高溫高壓水熱處理：取出浸泡后的試樣，并用上述浸泡過試樣的去離子水浸潤紗布，再用該紗布包裹試樣；然后經高溫高壓水蒸氣處理，冷卻至室溫后取出，烘干，即可在鈣磷雙相陶瓷表面獲得磷酸鈣納米棒。

所述羥基磷灰石/磷酸三鈣雙相陶瓷的粉末中羥基磷灰石的體積百分比為40%～70%，其余為磷酸三鈣，粉末粒徑為：5～50mm。

所述陶瓷切割成2～3mm的薄片，且馬上將切得樣品用去離子水超聲清洗5min～10min，以防切割時粉末堵塞聯通孔。

所述高溫高壓水蒸汽處理的溫度為120～160℃，壓強為0.15-0.5MPa，處理時間為30min～180min。

所述高溫高壓水熱水蒸汽處理前先將紗布包裹的樣品放入鋁盒中，其中鋁盒的蓋子不蓋緊，留一條縫隙，再用滅菌布包裹住，容處理過程中大量水蒸汽進入，使樣品能與水蒸汽充分作用。

本發(fā)明中由上述方法所構成的生物陶瓷表面磷酸鈣納米棒均呈長短不一的六方柱狀形貌；所述的磷酸鈣納米棒，其長短及直徑隨水熱時間的變化而改變，因而是尺寸可控的。

本發(fā)明采用高溫高壓水熱處理的方法，對雙相鈣磷陶瓷表面進行處理，成功在其表面得到了六方柱的納米棒狀結構，且這些磷酸鈣納米棒在其表面的生長具有一定取向性，是從磷酸鈣陶瓷表面呈現外延性的生長形成。與基底緊密結合為一體的。本發(fā)明能通過控制工藝制備條件來改變生物陶瓷表面六方柱的納米棒狀結構的尺寸和結晶度，因而能得到具有理想晶粒尺寸的生物陶瓷表面。

本發(fā)明具有以下特點及有益效果：

（1）本發(fā)明通過高溫高壓水熱處理的方法，在生物陶瓷表面生長出了一層納米級的，尺寸大小均勻的六方柱狀晶體，且通過對實驗參數進行控制后，既在生物陶瓷表面構建出優(yōu)化結晶度的高生物活性的表面，又能對表面形成的磷酸鈣納米棒尺寸和大小進行控制。

（2）本發(fā)明所述的對形成的磷酸鈣納米棒尺寸和大小進行控制是通過改變水熱處理的時間來實現的。