[發明專利]一種高生物活性高力學強度的改性氧化鋯陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202110876320.3
• 申請日: 2021-07-31
• 公開（公告）號: CN113548890B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 葉建東;張文民;秦艷萍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622;C04B38/06;C04B41/87;C04B41/89
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種高生物活性高力學強度的改性氧化鋯陶瓷及其制備方法。該方法包括：制備鈣鎂硅或鈣硅磷生物活性粉體；制備氧化鋯懸浮液；制備具有多孔表面層的氧化鋯陶瓷；通過負壓滲透工藝，將具有多孔表面層的氧化鋯陶瓷置于懸浮液中，使鈣鎂硅或鈣硅磷生物活性粉體懸浮液滲透入多孔表面層中，經干燥后進行熱處理，得到該陶瓷。本發明通過將鈣鎂硅或鈣硅磷生物活性粉體附載在氧化鋯孔道的多孔表面層中，賦予氧化鋯陶瓷高生物活性，多孔表面層與氧化鋯陶瓷基體結合并同步燒成，解決了表面活性層與氧化鋯基體材料界面結合強度差的難題；而生物活性物質只是滲透進多孔表面層的孔道中，燒結后內部基體依然保持高致密，材料的力學性能不受到明顯影響。

技術領域

本發明涉及牙科修復醫用材料領域，特別涉及一種高生物活性高力學強度的改性氧化鋯陶瓷及其制備方法。

背景技術

純鈦或鈦合金牙種植體在臨床治療因齲齒、牙周炎和牙創傷等造成的牙列缺失和缺損方面有著廣泛的應用。然而，鈦金屬黑化性，在前牙美學區牙齦較薄或牙齦退縮時，美學風險較高以及鈦離子的釋放導致的炎癥反應等問題，也影響著種植體的后期穩定性。氧化鋯陶瓷具有良好的生物相容性、化學穩定性、優異的力學性能和獨特的美學效果而成為一種具有良好臨床應用前景的牙科修復材料。氧化鋯作為一種生物惰性材料，不具備生物活性，當植入體內后，周圍長出的纖維組織(生物膜被)會阻礙植入體與周圍骨組織的整合，從而導致種植失敗，因此開發具有高生物活性高力學強度的氧化鋯牙科修復材料有著重要的意義。

近幾年改性氧化鋯主要通過涂層法和噴砂結合酸蝕法進行表面改性，但涂層法普遍存在熱膨脹系數失配問題，導致殘余應力的存在，使得基體與涂層界面結合程度弱，長期在口腔環境中會存在涂層的溶解和脫落，不適于臨床應用，而且當前的表面改性手段會嚴重影響氧化鋯陶瓷的力學強度，且由于生物活性物質的添加量及活性物質的種類受到限制，對生物性能的提高有限。噴砂結合酸蝕方法是通過改變材料的表面拓撲結構來影響細胞的生長、增殖、黏附及相關基因的表達。但由于噴砂是利用氧化鋁等硬顆粒撞擊材料表面產生坑洼，這個過程中會破壞材料結構的同時，還會產生機械應力并存在材料的結構中，影響材料力學性能和性能的長期穩定性。酸蝕將破壞氧化鋯的Zr-O鍵，極大降低了氧化鋯陶瓷的力學強度。CN112028626A公開了氧化鋯生物活性陶瓷的制備方法，由于涂層與基體熱膨脹系數的不匹配導致殘余應力的存在，表現為結合程度差，在長期的應用中可能導致涂層脫落。CN106904962B公開了一種生物活性氧化鋯牙科陶瓷材料的制備方法，氧化鋯晶界處存在的活性物質會影響氧化鋯的力學性能，而且活性物質的加入量受到限制。CN109867520A公開了一種氧化鋯基鍶、硅、氟微量摻雜羥基磷灰石氧化鋯增韌復合涂層及其制備方法和應用，涂層與基體之間也熱膨脹系數失配，結合程度不夠，存在涂層容易脫落的問題。CN110917394A公開了離子改性氧化鋯表面在制備氧化鋯基臺或種植體中的應用，也存在結合程度不夠導致涂層容易脫落的問題。銀離子改性氧化鋯對抗菌性能有所提高，但是并沒有促進細胞增殖與分化的作用。

鈣鎂硅或鈣硅磷化合物對成骨細胞的基因表達有刺激作用，在臨床應用中能明顯促進骨再生，對成骨細胞的基因表達有刺激作用，在臨床應用中能明顯促進骨再生。鈣鎂硅或鈣硅磷化合物具有良好生物活性、生物相容性、生物可降解性、機械性能，有鈣、鎂、硅、磷等活性離子釋放，能誘導磷灰石層形成，利于材料與骨組織的結合。有研究表明，在多孔氧化鋁陶瓷表明沉積硅灰石可明顯改善其生物活性，能礦化磷灰石；透輝石支架能誘導磷灰石的產生，支持人的成骨細胞粘附、生長和堿性磷酸酶(ALP)含量。因此，研究出一種具有高生物活性高強度、表面改性層與基體具有高結合強度的氧化鋯牙科陶瓷具有重要意義。

發明內容

為了克服現有技術的常規生物改性氧化鋯牙科陶瓷無法同時具備優異的生物活性及高力學強度的缺點與不足，本發明的目的在于提供一種表面復合生物活性物質的改性氧化鋯陶瓷及其制備方法。該氧化鋯陶瓷材料生物活性好、力學性能高，制備工藝簡單。

本發明的目的至少通過如下技術方案之一實現。