[發明專利]一種活性離子摻雜弱結晶缺鈣羥基磷灰石陶瓷微球人工骨及其制備方法

在審

• 申請號: 202310330045.4
• 申請日: 2023-03-30
• 公開（公告）號: CN116462498A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 葉建東;張佳
• 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;C04B38/00;A61L27/12;A61L27/10;A61L27/50;A61L27/54;A61L27/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強

本發明公開了一種活性離子摻雜弱結晶缺鈣羥基磷灰石陶瓷微球人工骨及其制備方法。本發明是通過化學沉淀法結合低溫燒結制備出活性離子摻雜的弱結晶缺鈣羥基磷灰石粉體，然后采用擠出滾圓法制備得到活性離子摻雜弱結晶缺鈣羥基磷灰石陶瓷微球，然后經過冷等靜壓、干燥、低溫燒結以及篩分后，就得到活性離子摻雜弱結晶缺鈣羥基磷灰石陶瓷微球人工骨。本發明制備工藝較簡單，制備出的弱結晶缺鈣羥基磷灰石陶瓷屬于納米生物陶瓷，表現出更好的生物活性，能夠更加接近于天然骨組織的無機礦物相的組成，通過活性離子摻雜有效地提高了材料的成骨活性以及成血管活性，對于拓寬弱結晶缺鈣羥基磷灰石在骨缺損填充修復領域的臨床應用具有重要意義。

技術領域

本發明屬于骨缺損修復生物醫用材料領域，具體涉及一種活性離子摻雜弱結晶缺鈣羥基磷灰石陶瓷微球人工骨及其制備方法。

背景技術

羥基磷灰石(Hydroxyapatite,HA；Ca/P摩爾比為1.67)與天然骨中無機礦物相的成分十分相似，是理想的骨替代材料，在植入體內后能與骨組織形成牢固的化學鍵合，具有很好的生物相容性和骨傳導性，但是由于HA具有相對高的結晶度和穩定性，傳統化學計量HA在體內幾乎不發生降解，會在骨修復進程中阻礙新骨的生成。與高結晶度HA相比，低結晶度HA具有更高的蛋白質吸附能力、生物活性以及鈣和磷的釋放速率，從而促進細胞粘附，增殖和成骨分化。

據研究發現，天然的骨礦物質是含有多種微量離子的弱結晶缺鈣羥基磷灰石(Calcium?deficient?hydroxyapatite,CDHA)。CDHA的Ca/P摩爾比低于1.67，屬于非化學計量。天然磷灰石除了是弱結晶結構外，通常還存在多種微量離子取代現象，如Ca²⁺被Zn²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、K⁺等陽離子取代，OH^-被CO₃^2-、F^-部分取代，PO₄^3-被SiO₄^4-、CO₃^2-部分取代，這些微量離子會影響磷灰石的結晶度、機械性能、生物活性、可吸收降解性，甚至進一步優化材料的成骨和成血管性能(Yong?Huang?et?al.Strontium?and?copper?co-substitutedhydroxyapatite-based?coatings?with?improved?antibacterial?activity?andcytocompatibility?fabricated?by?electrodeposition[J].Ceramics?International,2016,42(10):11876-11888.)。研究表明，鋅元素摻雜不僅能調控免疫反應、促進骨髓間充質干細胞向成骨細胞分化，還能抑制破骨細胞的骨吸收活性。鎂元素摻雜能夠促進成骨細胞的粘附與增殖、抑制破骨細胞的活性，還能通過誘導內皮細胞產生一氧化氮來改善材料的促血管生成能力。鍶元素摻雜可抑制破骨細胞的活性，減少骨吸收；同時，促進成骨細胞增殖，改善骨形成。硅摻雜會增加磷酸鈣的溶解度更易于在體內降解，在骨形成早期能促進膠原的合成來促進新骨生成。因此，與傳統化學計量的高結晶度羥基磷灰石相比，弱結晶度的缺鈣羥基磷灰石與自然骨磷灰石結構、成分和性能更為接近，表現出更加優異的降解性能和成骨活性。