[發明專利]含硅晶界相改性羥基磷灰石陶瓷、骨損傷修復材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810263537.5
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108424138B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 葉建東;徐玉彬;陸特良
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C04B35/447
• 分類號: C04B35/447;C04B35/622;C04B35/64;C04B35/16;A61L27/12;A61L27/10;A61L27/58
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發明屬于骨損傷修復醫用材料領域，公開了含硅晶界相改性羥基磷灰石陶瓷、骨損傷修復材料及其制備方法。本發明首先按照配比將硅源、磷酸三乙酯和四水合硝酸鈣充分反應后得到含硅的混合溶膠，然后將預燒結后的羥基磷灰石坯體在真空負壓條件下浸漬滲透含硅混合溶膠，經干燥、高溫燒結后得到含硅晶界相改性羥基磷灰石陶瓷。本發明通過溶膠滲透法制備的含硅晶界相改性羥基磷灰石陶瓷，燒結過程中形成的含硅晶界相包裹羥基磷灰石晶粒，改善了羥基磷灰石晶粒間的結合，使材料具有好的力學性能；含硅晶界相為羥基磷灰石陶瓷引入硅元素，改善了羥基磷灰石的降解性能，并提高了材料的成骨性能。

技術領域

本發明屬于骨損傷修復醫用材料領域，具體涉及到含硅晶界相改性羥基磷灰石陶瓷、骨損傷修復材料及其制備方法。

背景技術

羥基磷灰石是目前研究和應用較為廣泛的一種磷酸鈣類骨修復材料。它的成分與人體骨和牙齒的無機礦物成分相似，具有很好的生物相容性，植入體內后可以與骨組織發生鍵合。但羥基磷灰石是一種最穩定的磷酸鈣材料，在生物體內的pH值和溫度環境下幾乎不發生生物降解，因此，羥基磷灰石與組織發生生物反應的速度相對較慢，成骨的能力較低，影響了骨修復的效果。

硅元素存在于體內的骨與結締組織中，可以在生物礦化的早期階段提供鈣化的活性位點。同時，硅元素對細胞活性也具有刺激作用，可以促進成骨細胞的增殖和間質干細胞的成骨分化。因此，為改善羥基磷灰石的成骨性能，已有研究者制備了硅摻雜羥基磷灰石陶瓷或含硅物質(如生物活性玻璃)與羥基磷灰石的復合材料。硅摻雜羥基磷灰石陶瓷是通過合成過程中加入硅酸鹽，然后經高溫燒結制得。硅摻雜羥基磷灰石陶瓷中部分硅替代磷進入羥基磷灰石晶格內部，但替代程度有限，多余硅元素以單態或聚合態硅酸根的形式存在。含硅物質與羥基磷灰石復合陶瓷的傳統制備主要通過直接機械混合，直接機械混合法采用液相作為介質，使用球磨機將兩種固體粉末充分混合，溶劑烘干后得到混合粉末。

但是，直接機械混合法中的物料均勻性較差，通過直接機械混合法制備的含硅物質改性羥基磷灰石陶瓷，兩物相間不能形成均勻而緊密的結合，造成材料結構變得疏松，力學性能顯著降低。同時，不均勻和疏松的結構使材料的降解和離子溶出較快，造成局部環境pH過高，對骨修復效果產生不利影響。

發明內容

本發明目的在于提供含硅晶界相改性羥基磷灰石陶瓷及其制備方法；提供以這種含硅晶界相改性羥基磷灰石陶瓷制備的骨損傷修復材料及其制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種含硅晶界相改性羥基磷灰石陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

將硅源溶解在水中得到含硅溶液，所述硅源與水的摩爾比為1:1～1:10，使用稀酸調節含硅溶液的pH值至1.0～2.0，攪拌；

加入磷酸三乙酯，攪拌；

加入四水合硝酸鈣，攪拌，待溶液澄清后，得到含硅混合溶膠；

將羥基磷灰石粉末加壓成型，預燒，得到預燒結羥基磷灰石坯體；

將預燒結羥基磷灰石坯體浸泡在含硅混合溶膠中，進行滲透步驟；

然后依次進行干燥、燒結步驟，獲得所述含硅晶界相改性羥基磷灰石陶瓷；

所述浸泡的時間為5～60min，滲透的真空負壓為0～100kPa。

優選的，所述攪拌速度范圍是300～600r/min，攪拌時間范圍是15～45min；所述干燥的過程是在25～45℃干燥24～72h，然后在60～80℃干燥12～48h，最后在120℃干燥6～24h。

優選的，所述稀酸為稀硝酸、稀醋酸、稀乳酸、稀檸檬酸中的至少一種。