[發明專利]錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110453321.7
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113274545A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 吳成鐵;陳蕾
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: A61L27/10
• 分類號: A61L27/10;A61L27/56;A61L27/58;A61L27/54;C04B38/00;C04B35/22;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/63
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優麗;牛彥存

1.一種錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架，其特征在于，所述錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架是將含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體通過3D打印一體化成型制備的多孔結構支架；所述含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體中Mn占據部分Ca的位置但未改變硅酸鈣的晶相，其中，Mn/（Mn+Ca）的摩爾比例為1-10%；通過調節硅酸鈣陶瓷粉體中錳離子的摻雜量調控多孔陶瓷支架的力學性能、降解性能、生物活性和光熱性能。

2.根據權利要求1所述的錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架，其特征在于，所述錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架的孔徑為250-1000μm，孔隙率為50%以上，抗壓強度為13-34 MPa。

3.根據權利要求1或2所述的錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架，其特征在于，所述錳離子摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架的降解速度與骨生長速度匹配。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）通過共沉淀法合成含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體；

（2）以所述含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體為原料，通過光固化3D打印或者擠出式3D打印技術制備生物活性陶瓷支架素坯；以及

（3）將所得生物活性陶瓷支架素坯燒結，得到所述錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，通過共沉淀法合成含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體包括：將含有鈣源、硅源和錳源的混合溶液充分攪拌12-24小時，然后分離固體、洗滌并干燥，得到前驅粉體；將所述前驅粉體在800-1000℃燒結2-5小時，制得含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鈣源為可溶性鈣鹽，優選為硝酸鈣；所述硅源為可溶性硅酸鹽，優選為硅酸鈉；所述錳源為可溶性錳鹽，優選為氯化錳和/或其水合物、硝酸錳和/或其水合物中的至少一種。

7.根據權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，首先配制錳源和鈣源的混合水溶液，錳離子的摩爾濃度為0.005-0.1 mol/L，鈣離子的摩爾濃度為0.45-1.0 mol/L；然后配制硅源濃度為0.5-1.0 mol/L的硅源溶液；最后將硅源溶液添加至錳源和鈣源的混合溶液中，得到含有鈣源、硅源和錳源的混合溶液。

8.根據權利要求4至7中任一項所述的制備方法，其特征在于，通過光固化3D打印制備生物活性陶瓷支架素坯包括：將含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體：光敏樹脂：分散劑/稀釋劑以質量比1：（0.3-1.0）：（0-0.1）混合，高能球磨1-10小時，配制得到固含量為50-75%的光固化打印漿料，將所得光固化打印漿料置入光固化3D打印機中按照設定程序進行3D打印，得到生物活性陶瓷支架素坯；優選地，所述含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體的粒度≤10 μm。

9.根據權利要求4至7中任一項所述的制備方法，其特征在于，通過擠出式3D打印制備生物活性陶瓷支架素坯包括：將含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體：海藻酸鈉粉體：普朗尼克F127水溶液以質量比為1：（0.05-0.10）：（0.6-1.2）進行攪拌10-30min均勻混合，利用計算機輔助設計軟件構造生物活性陶瓷支架陶瓷素坯的結構模型進行三維打印，得到生物活性陶瓷支架素坯；優選地，所述含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體的粒度≤10 μm，所述海藻酸鈉的粒度≤50μm，所述普朗尼克F127水溶液的質量濃度為10-20%。

10.權利要求1至3中任一項所述的錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架在骨缺損修復和光熱治療骨腫瘤中的應用。