一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架制备方法及其产品与流程

本发明涉及生物材料技术领域，更具体地说，它涉及一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架制备方法及其产品。

背景技术：

骨损伤修复，通俗地来说，就是当发生骨损伤时，运用生物材料修复缺损的组织。传统治疗中用生物医学材料进行修补，材料生物活性差，在体内只能作为填充物，无法有正常的生理功能。新的组织工程技术利用干细胞进行分化，形成完全由病人自体细胞和生物降解材料组成的各种组织或器官，实现真正意义上的复原。具体做法:先从患者体内提取少量干细胞进行体外扩增，并制备和该患者损伤部分完全相同的模型，根据模型将可降解的生物材料进行塑形，形成与患者的缺损部位密切匹配的“支架”；随后，将扩增后的干细胞放到“支架”上，诱导分化成骨细胞，“长”成骨组织，再整个植入缺损部位。随着时间的推移，支架材料将逐渐降解，被人体吸收，而细胞则在缺损部位继续进行骨重建，最后实现完全修复。

目前，应用于临床的支架材料有天然骨衍生支架材料、金属支架和人工仿生支架材料等，但是天然骨组织材料难以获取，金属支架由于生物相容性较差限制了其应用范围，因此，由生物陶瓷制备的引导骨缺损再生修复的支架材料，一直是骨组织工程领域的研究重点和热点。

现有技术中，通常采用将不同比例的生物陶瓷粉混合后烧结的方法来制备复合生物陶瓷支架，制备陶瓷支架的常用方法主要有造孔剂法、3d打印法或有机泡沫浸渍法等，但是，不管是造孔剂法、3d打印法或有机泡沫浸渍法等，制备得到的都是钙磷或钙硅单一成分的陶瓷支架，而钙磷陶瓷支架降解速率慢，钙硅陶瓷支架又常因降解速度过快而造成局部呈碱性，易引起炎症反应，单一成分的钙磷或钙硅陶瓷支架的脆性等性能较差。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，将有机泡沫浸渍法与溶胶-凝胶法制备生物陶瓷相结合从而制得性能较好的钙磷/钙硅复合生物活性陶瓷支架、且该陶瓷支架的降解速率可调。

本发明的第二个目的在于提供一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架，其具有降解速率和性能可调控、尺寸和形貌可控、孔隙率高、能满足更广泛的骨缺损再生修复的要求和需求的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

模板表面粗糙化处理：将有机泡沫模板用碱液浸渍、清洗、干燥，备用；

获取浸渍液：浸渍液选自钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液、钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和悬浮浆液的中的至少一种，在所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液或钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中添加生物陶瓷纳米粉体形成所述的悬浮浆液；

用浸渍液浸渍：将表面粗糙化处理后的有机泡沫模板用悬浮浆液重复浸渍，或用至少两种浸渍液交替浸渍，然后干燥处理，得到浸渍后的复合物；

烧结：将浸渍后的复合物置于空气气氛下，在800～1300℃下烧结1h～6h，得到陶瓷支架。

通过采用上述技术方案，本发明中将有机泡沫浸渍法与溶胶-凝胶法制备生物陶瓷相结合，采用有机泡沫为模板，然后通过浸渍液浸渍、烧结法制备得到的复合生物活性陶瓷支架，该陶瓷支架的降解和离子溶出速率介于单一成分的钙磷陶瓷和钙硅陶瓷之间且可调控，其脆性等性能相比于钙磷或钙硅单一成分的陶瓷支架得到明显改善，可满足更广泛的骨缺损再生修复的要求和需求。

在制备过程中可以采用同种组分的浸渍液重复浸渍有机泡沫模板以调节陶瓷支架降解速率、生物活性离子的释放速率和释放量，也可以采用不同组成的浸渍液交替浸渍以调节陶瓷支架降解速率、生物活性离子的释放速率和释放量，从而可调控支架的脆性、结构和强度等性能。本发明制得的陶瓷支架可为细胞粘附、增殖和分化提供适宜的微环境，有利于骨缺损再生修复，且无类似动物来源骨修复材料引起免疫排斥反应等方面的风险。

模板表面粗糙化处理的优选方式：将有机泡沫模板在浓度为12％～17％的氢氧化钠溶液中浸渍2h～6h，然后再用无水乙醇和清水各自清洗2～5次，最后在50～70℃下干燥后备用。本发明中，有丰富的有机泡沫模板可供选择，优选具有高孔隙率、连续贯通孔隙结构的有机多孔泡沫为模板，例如聚氨酯、聚氯乙烯、或聚苯乙烯等。模板表面粗糙化处理一方面可为清洗泡沫模板，另一方面使用氢氧化钠溶液浸渍模板，可腐蚀有机泡沫模板孔壁，使其孔壁粗糙，从而更易于吸附浆料。本发明中，优选的表面粗糙化处理方式一定程度上有利于得到具有大孔结构和粗糙的陶瓷孔壁的陶瓷支架，从而有利于为细胞粘附、增殖和分化提供适宜的微环境。

进一步地，用浸渍液交替浸渍时，采用钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液；再进一步地，重复浸渍或交替浸渍的次数优选为2～5次。

通过采用上述技术方案，采用悬浮浆液重复浸渍有机泡沫模板制得的陶瓷支架和采用钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液交替浸渍有机泡沫模板所制得的生物陶瓷支架，它们的降解速率具有显著差异，钙、硅、磷离子的释放速率和释放量也不相同，可通过钙磷/钙硅的复合比例和复合方式等调控支架的降解速率、生物活性离子的释放速率和释放量，从而可更好的调控支架的脆性、结构和强度等性能。采用这两种浸渍方法得到的陶瓷支架脆性、结构和强度等性能较好，且为细胞粘附、增殖和分化提供适宜的微环境，从而极大的丰富了生物陶瓷支架的选择性。

将有机泡沫模板交替浸渍在钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，可制得钙磷/钙硅复合的生物陶瓷支架，例如钙磷/钙硅/钙磷复合生物陶瓷支架或钙磷/钙硅/钙磷复合生物陶瓷支架等。单一的钙磷陶瓷支架降解速率慢，属于占位性修复；单一的钙硅陶瓷支架又常因降解过快造成局部呈碱性，易引起炎症反应等症状；相比于单一成分的钙磷或钙硅陶瓷支架，钙磷/钙硅复合生物活性陶瓷支架的降解速率和离子溶出速率介于钙磷陶瓷支架和钙硅陶瓷支架之间，比较适宜且可调控；钙磷/钙硅复合的生物活性陶瓷支架的脆性和性能相比于单一成分的钙磷或钙硅陶瓷支架也得到明显改善，可满足更广泛的骨缺损再生修复的要求和需求。

进一步地，所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液均包括制备目标陶瓷支架所需的含生物活性离子的前驱体物质，所述前驱体物质包括钙源物质、硅源物质和磷源物质中的至少两种；再进一步地，所述钙源物质选自含钙的可溶性硝酸盐、乙酸盐或氯化盐中至少一种；所述硅源物质为硅酸四乙酯；所述磷源物质为磷酸三乙酯、磷酸三甲酯和五氧化二磷中的任意一种。

通过采用上述技术方案，骨矿的主要成分是羟基磷灰石(ha)，但除了钙和磷元素外，还含有丰富的硅、镁、锌、锰等掺杂元素，含生物活性离子的前驱体物质不仅能对羟基磷灰石纳米晶体的大小和堆积密度有直接影响，还可以通过激活碱性磷酸酶间接影响矿物质的代谢，在新骨形成过程中有重要作用。

进一步地，所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液、钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和悬浮浆液中均还包括掺杂离子，所述掺杂离子选自镁、锌、锰和锶离子中的至少一种。

通过采用上述技术方案，本发明中，溶胶-凝胶前驱体溶液配置的可调节性强，除钙源物质、硅源物质和磷源物质等生物活性物质外，在配置过程中，通过加掺杂离子(掺杂离子选自镁、锌、锰和锶离子中的至少一种)，烧结后得到的单一或多种离子掺杂的生物陶瓷多孔支架，使得复合陶瓷支架的组成更接近天然骨矿，具有更优异的骨传导和骨诱导性能。

进一步地，所述重复浸渍或交替浸渍时，每次浸渍均包括如下步骤：

a、有机泡沫模板完全浸渍在浸渍液中，抽真空保持至少5min，然后取出；

b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在200～1000rpm转速下离心30s～120s，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；

c、将离心后的有机泡沫模板在60～120℃下干燥处理1h～6h。

通过采用上述技术方案，在浸渍的过程中抽真空，即对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，使浸渍液进入到有机泡沫模板的空隙内，从而有利于浸渍液粘附在有机泡沫模板的空隙内。采用离心分离的方法将浸渍后的有机泡沫模板上多余的(悬挂或将要滴落)浸渍液去除掉，避免多余的浸渍液堆积在有机泡沫模板底部而造成支架不均匀的情况发生；经过试验得出，在200～1000rpm转速下，在去除机泡沫模板上多余的浸渍液的同时，依然可有效保留模板上已吸附浸渍上的浸渍液。本发明中也可以采用挤压浸渍后的模板的方式去除多余的浸渍液。

每次浸渍均包括浸渍、离心和干燥等步骤，先使浸渍液进入有机泡沫模板的空隙内，然后为维持模板内浸渍液的均匀性，采用离心的方式去除多余的浸渍液，最后通过干燥将空隙内的浸渍液固化在有机泡沫模板上，可使浸渍液内的有效物质充分且比较均匀的粘附在有机泡沫模板上。该制备方法简便易行，工艺流程相对简单，成本低，易实现批量制备。

进一步地，所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液的配置包括如下步骤：将钙源物质加入到易挥发有机溶剂中，配置盐醇溶液，待其完全溶解后，再加入硅源物质，搅拌,即可制得钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液；所述盐醇溶液的浓度为20～60wt％；所述硅源物质占钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液的20～60wt％；

再进一步地，所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液的配置包括如下步骤：将钙源物质加入乙醇中，配置盐醇溶液，待其完全溶解后，调节盐醇溶液ph值为4～11，再加入硅源物质，35～40℃水浴下搅拌,即可制得钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液；所述盐醇溶液的浓度为30～40wt％；所述硅源物质占钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液的30～40wt％。本发明中，易挥发有机溶剂可以是醇溶液，例如：甲醇、乙醇或丙醇等，优选为乙醇，还能将钙源物质加入去离子水中进行溶解。调节盐醇溶液的ph值时4～11，可以用氨水或盐酸调节。

通过采用上述技术方案，用乙醇溶解含钙源物质时，所用的乙醇为无水乙醇(分析纯)，使钙源物质(盐)充分溶解在乙醇中，无水乙醇作为有机溶剂，作为反应过程中的中间体，后期易除去且对整个体系无较大影响。本发明中，按照特定的配比制备钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液，制得的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液性能较好，且有利于和钙磷溶胶-凝胶前驱溶液复配。

进一步地，所述钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，钙磷的摩尔比为1.2～1.8。

通过采用上述技术方案，先将钙盐和磷盐分别溶于去离子水或无水乙醇中，充分溶解，以制得磷源溶液和钙源溶液；然后将钙源溶液逐滴滴加到磷源溶液中，可制得钙磷的摩尔比为1.2～1.8的钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液，为保证二者充分混合，滴加过程可在2～6℃的冰水混合浴中进行，同时辅助快速揽拌。

进一步地，悬浮浆液的配置包括如下步骤:

将生物陶瓷纳米粉体加入到溶胶-凝胶前驱体溶液中，充分混合，得到分散的悬浮浆液；所述生物陶瓷纳米粉体占悬浮浆液的20～80wt％，优选为60-70wt％；所述生物陶瓷纳米粉体选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、白磷钙石或粘土中的至少一种。

通过采用上述技术方案，在溶胶-凝胶前驱体溶液中加入羟基磷灰石(ha)、β-磷酸三钙(β-tcp)、白磷钙石或粘土(主要成分是硅铝酸盐)中的至少一种生物陶瓷纳米粉体，以制得悬浮浆液，然后用悬浮浆液重复浸渍有机泡沫模板，烧结后制得的陶瓷支架所特有的化学组成和结晶度密有利于骨缺损修复。本发明中，在溶胶-凝胶中分散复合不同种类生物陶瓷纳米粉体，再在溶胶-凝胶前驱体溶液中引入不同的促成骨生物活性掺杂离子，各成分相互配合，结合特定的制备工艺制得的陶瓷支架，不仅具有良好的生物相容性、细胞亲和性、适宜的降解速率和可加工成型性等基本要求，更重要的是，它还具有能为组织再生提供适宜的促进因素、加速功能重建，实现复合陶瓷支架的组成、降解速率、性能和促成骨生物活性可调控。

进一步地，所述有机泡沫模板的孔径范围为50～500μm；再进一步地，所述有机泡沫模板的孔径范围优选为200～400μm。

通过采用上述技术方案，有机泡沫模板的孔径控制在50～500μm，优选为200～400μm，便于后续浸渍时溶胶-凝胶前驱体溶液或悬浮浆液中的有效成分进入到有机泡沫模板的孔内或粘附在有机泡沫模板上；本发明中，选择特定孔径范围的有机泡沫模板，有利于制得孔径为30～400μm的陶瓷支架，结合特定的模板表面粗糙化处理工艺，可制得有连续贯通的孔隙结构和粗糙的陶瓷孔壁的陶瓷支架，30～400μm的孔径有利于细胞迁移和组织长入，粗糙的孔壁利于细胞粘附，孔壁上的微孔利于营养物质的运输和细胞代谢废物的排出，从而可作为骨缺损再生修复的优良材料。本发明制得的陶瓷可以调节，可以根据具体的需要构建适宜的孔结构和形貌，从而构建适宜的陶瓷支架，便于适用不同的使用情况。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：

根据上述骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法所制得的陶瓷支架，以钙磷/钙硅复合为主体，具有硅酸钙、生物活性玻璃、羟基磷灰石、磷酸三钙和复相磷酸钙中两种或两种以上的成骨生物活性物质，其孔隙率高、降解速率和性能可调控、尺寸和形貌可控，能满足更广泛的骨缺损再生修复的要求和需求。

本发明所制备的钙磷/钙硅复合生物活性陶瓷支架，应用形式灵活多样，可以针对目标骨缺损的填充需求，利用制定形状和大小的有机多孔模板一次成型为所需的立体支架；也可以成型后切削成型为所需的立体支架；还可以通过粉碎、筛分成不同尺寸的多孔小颗粒，与商品化的bio-oss骨填充材料相似，填充到非承重部位骨缺损处用于骨引导再生修复。

本发明的陶瓷支架，因具有高孔隙率和高度连通的孔结构，还可以根据需求复合有机高分子生物材料如胶原等天然高分子和聚乳酸等合成高分子，进一步提高支架性能及调控降解和离子释放行为，以适用于更广泛的骨缺损再生修复的要求和需求。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

一、将有机泡沫浸渍法与溶胶-凝胶法制备生物陶瓷相结合制得的以钙磷/钙硅复合生物陶瓷支架，其降解速率和离子溶出速率介于钙磷陶瓷支架和钙硅陶瓷支架之间且可调控，钙磷/钙硅复合的生物活性陶瓷支架的脆性等性能相比于单一成分的钙磷或钙硅陶瓷支架得到明显改善；

二、浸渍液对有机泡沫模板的浸渍方法多变，可以采用同种组分的悬浮浆体重复浸渍有机泡沫模板，也可以采用不同组成的钙硅溶胶前驱体溶液～凝胶和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液交替浸渍有机泡沫模板，从而达到调节支架的降解速率和生物活性离子的释放速率和释放量，可调节支架的结构、强度和脆性等性能，从而可满足更广泛的骨缺损再生修复的要求和需求；

三、除钙源物质、硅源物质和磷源物质等具有生物活性的前驱体物质外，引入不同的促成骨生物活性掺杂离子，例如镁、锌、锶、锰等，烧结后得到单一或多种离子掺杂的生物陶瓷多孔支架，使复合陶瓷支架的组成更接近天然骨矿，具有更优异的骨传导和骨诱导性能；

四、本发明制得的陶瓷支架，不仅具有良好的生物相容性、细胞亲和性、适宜的降解速率和可加工成型性等基本要求，更重要的是，它还具有能为组织再生提供适宜的促进因素，为细胞粘附、增殖和分化提供适宜的微环境，有利于骨缺损再生修复，加速功能重建；

五、采用有机多孔泡沫为模板，然后通过浸渍液重复浸渍或交替浸渍、再结合特定的烧结法制备得到的陶瓷支架，该制备方法简便易行，工艺流程相对简单，成本低，易实现批量制备。

附图说明

图1是本发明提供的复合陶瓷支架的宏观尺寸图；

图2是是本发明实施例1的复合陶瓷支架的电镜观察图，其中图a和图b是不同放大倍数下的孔径形貌图，图c是高倍镜下观察的结晶程度图；

图3是本发明部分实施例和对比例成骨活性测试结果图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

制备例

制备例一钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液的制备：

将0.032mol四水合硝酸钙溶解在7.5ml无水乙醇(分析纯)中，进行混合，搅拌2h至全部溶解，配制得到盐醇溶液；然后用盐酸溶液(浓度1mol/l)调节盐醇溶液的ph值为8，最后加入0.032mol硅酸四乙酯,在37℃下水浴搅拌24h，即可制得钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液。

钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液的制备：

将18.2g磷酸三乙酯、54.6g去离子水和54.6g无水乙醇进行混合，在80℃下油浴水解24h，得到磷源溶液；将27.4g四水合硝酸钙溶于用无水乙醇在30℃水浴下溶解配制成50ml，作为钙源溶液；在4℃的冰水混合浴和充分搅拌下，将钙源溶液逐滴滴加到磷源溶液中，滴加完成后，持续搅拌24h，得到钙磷比为1.5的钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液。

制备例二

制备例二与制备例一的区别在于，制备例二中：(1)钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中，盐醇溶液的浓度为20wt％；硅源物质占钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液的60wt％；

(2)钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，钙磷比为1.7；

其余均与制备例一保持一致。

制备例三

制备例三与制备例一的区别在于，制备例三中：(1)钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中，盐醇溶液的浓度为60wt％；硅源物质占钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液的20wt％；

(2)钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，钙磷比为1.2；

其余均匀制备例一保持一致。

制备例四

制备例四与制备例一的区别在于：制备例四中：将四水合硝酸钙、六水合硝酸镁和氯化锰以摩尔比8:1:1的比例加入乙醇中，得到掺有镁离子和锰离子的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液，其余均匀制备例一保持一致。

制备例五悬浮浆液的制备：

取制备例一中的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液，备用；

将0.1mol四水合硝酸钙溶解于150ml去离子水中，得到溶液ⅰ，将0.064mol磷酸氢二铵【(nh4)2hpo4】溶解于150ml去离子水中，得到溶液ⅱ，将溶液ⅰ和溶液ⅱ混合均匀，得到混合液；然后将混合液的温度加热到90℃，并调节溶液的ph为10，在90℃下反应3h后，4000rpm离心分离、先用去离子水洗涤3次，再用乙醇洗涤3次，得到含无水乙醇的湿态羟基磷灰石(ha)，将湿态羟基磷灰石在烘箱中烘干即得到羟基磷灰石纳米粉体；将12g羟基磷灰石(ha)粉体加入60ml备用的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中，超声分散使羟基磷灰石(ha)粉体充分均匀地分散在钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中，持续搅拌24h，即可制得悬浮浆液。

制备例六

制备例六与制备例五的区别在于：制备例六中：羟基磷灰石(ha)粉体占悬浮浆液的20wt％，其余均匀制备五例保持一致。

制备例七

制备例七与制备例五的区别在于：制备例七中：羟基磷灰石(ha)粉体占悬浮浆液的80wt％，其余均匀制备五例保持一致。

制备例八

将四水合硝酸钙和氯化锰以摩尔比9:1的比例加入混合，并用乙醇(无水乙醇)完全溶解，随后加入7.57ml的硅酸四乙酯(teos)，并用盐酸溶液(1mol/l)调节其ph值为11，37℃水浴搅拌24h，得到掺有锰离子的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液；

将0.94g粘土与3.5ml乙醇混合，高速(12000rpm)剪切分散后，加入到5g到上述制得的掺有锰离子的硅酸钙溶胶-凝胶前驱体中，持续搅拌2h，得到悬浮浆液。

实施例

实施例1

一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

模板表面粗糙化处理：将有机泡沫模板在浓度为15％的氢氧化钠溶液中浸渍3h，然后再用无水乙醇和清水各自清洗4次，最后在60℃干燥，备用；

获取浸渍液：取制备例一中制得的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液；用浸渍液浸渍：将表面粗糙化处理后的模板在制备例一制得的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液之间交替浸渍3次，具体操作如下：

第一次：a、将表面粗糙化处理后的模板完全浸渍在钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中，保持5min，在浸渍的过程中对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，然后取出；b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在600rpm转速下离心60秒，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；c、将离心后的有机泡沫模板在60℃下干燥处理3h；

第二次：a、将第一次步骤c干燥后的有机泡沫模板完全浸渍在钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，保持5min，在浸渍的过程中对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，然后取出；b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在600rpm转速下离心60s，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；c、将离心后的有机泡沫模板在60℃下干燥处理3h；

第三次：a、将第二次步骤c干燥后的有机泡沫模板完全浸渍在钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中，保持5min，在浸渍的过程中对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，然后取出；b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在600rpm转速下离心60秒，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；c、将离心后的有机泡沫模板在60℃下干燥处理3h，得到复合物；

烧结：将第三次干燥后的复合物置于空气气氛下，在1000℃下烧结2h，得到钙硅/钙磷/钙硅复合生物活性陶瓷支架。

实施例2

一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

模板表面粗糙化处理：将有机泡沫模板在浓度为17％的氢氧化钠溶液中浸渍4h，然后再用无水乙醇和清水各自清洗5次，最后在50℃干燥，备用；

获取浸渍液：取制备例一中制得的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液；用浸渍液浸渍：将表面粗糙化处理后的模板在制备例一制得的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液之间交替浸渍3次，具体操作如下：

第一次：a、将表面粗糙化处理后的模板完全浸渍在钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中，保持10min，在浸渍的过程中对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，然后取出；b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在200rpm转速下离心120秒，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；c、将离心后的有机泡沫模板在120℃下干燥处理1h；

第二次：a、将第一次步骤c干燥后的有机泡沫模板完全浸渍在钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，保持10min，在浸渍的过程中对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，然后取出；b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在200rpm转速下离心120秒，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；c、将离心后的有机泡沫模板在120℃下干燥处理1h；

第三次：a、将第二次步骤c干燥后的有机泡沫模板完全浸渍在钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中，保持10min，在浸渍的过程中对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，然后取出；b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在200rpm转速下离心120秒，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；c、将离心后的有机泡沫模板在120℃下干燥处理1h，得到复合物；

烧结：将第三次干燥后的复合物置于空气气氛下，在1300℃下烧结6h，得到钙硅/钙磷/钙硅复合生物活性陶瓷支架。

实施例3

一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

模板表面粗糙化处理：将有机泡沫模板在浓度为12％的氢氧化钠溶液中浸渍6h，然后再用无水乙醇和清水各自清洗2次，最后在70℃干燥，备用；

获取浸渍液：取制备例一中制得的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液；用浸渍液浸渍：将表面粗糙化处理后的模板在制备例一制得的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液之间交替浸渍3次，具体操作如下：

第一次：a、将表面粗糙化处理后的模板完全浸渍在钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中，保持2min，在浸渍的过程中对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，然后取出；b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在1000rpm转速下离心30秒，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；c、将离心后的有机泡沫模板在60℃下干燥处理6h；

第二次：a、将第一次步骤c干燥后的有机泡沫模板完全浸渍在钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，保持2min，在浸渍的过程中对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，然后取出；b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在1000rpm转速下离心30秒，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；c、将离心后的有机泡沫模板在60℃下干燥处理6h；

第三次：a、将第二次步骤c干燥后的有机泡沫模板完全浸渍在钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中，保持2min，在浸渍的过程中对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，然后取出；b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在1000rpm转速下离心30秒，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；c、将离心后的有机泡沫模板在60℃下干燥处理6h，得到复合物；

烧结：将第三次干燥后的复合物置于空气气氛下，在800℃下烧结1h，得到钙硅/钙磷/钙硅复合生物活性陶瓷支架。

实施例4

实施例4与实施1的区别在于：实施例4中，交替浸渍2次，其余均与实施例1保持一致。

实施例5

实施例5与实施1的区别在于：实施例5中，交替浸渍5次，其余均与实施例1保持一致。

实施例6

实施例6与实施1的区别在于：实施例6中三次浸中浸渍液的顺序不一样，即第一次浸渍在钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，第二次浸渍在钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，第三次浸渍在钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，最后得到钙磷/钙磷/钙磷复合陶瓷支架，其余均与实施例1保持一致。

实施例7

实施例7与实施1的区别在于：实施例7中步骤a中离心的转速为50rpm，离心时间为240s，其余均与实施例1保持一致。

实施例8

实施例8与实施1的区别在于：实施例8中步骤a中离心的转速为3000rpm，离心时间为15s，其余均与实施例1保持一致。

实施例9

实施例9与实施1的区别在于：实施例9中钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液采用制备例二中的制得产品，其余均与实施例1保持一致。

实施例10

实施例10与实施1的区别在于：实施例10中钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液采用制备例三中的制得产品，其余均与实施例1保持一致。

实施例11

实施例11与实施1的区别在于：实施例11中钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液采用制备例四中的制得产品，其余均与实施例1保持一致。

实施例12

一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

模板表面粗糙化处理：将有机泡沫模板在浓度为15％的氢氧化钠溶液中浸渍3h，然后再用无水乙醇和清水各自清洗4次，最后在60℃干燥，备用；

获取浸渍液：取制备例五中制得的悬浮浆液；

用浸渍液浸渍：将表面粗糙化处理后的模板在制备例五制得的悬浮浆液中重复浸渍3次，具体操作如下：

a、将表面粗糙化处理后的模板完全浸渍在悬浮浆液中，保持5min，在浸渍的过程中对有机泡沫模板抽真空，抽去模板空隙内的空气，然后取出；b、将步骤a中取出后的有机泡沫模板在1000rpm转速下离心60秒，去除有机泡沫模板上多余的浸渍液；c、将离心后的有机泡沫模板在60℃下干燥处理3h；

重复上述步骤a、b和c三次，得到复合物；

烧结：将重复三次后干燥后的复合物置于空气气氛下，在1000℃下烧结2h，得到复合生物活性陶瓷支架。

实施例13

实施例13与实施例12的区别在于：实施例13中，重复浸渍2次，其余均与实施例12相同。

实施例14

实施例14与实施例12的区别在于：实施例14中，重复浸渍5次，其余均与实施例12相同。

实施例15

实施例15与实施例12的区别在于：实施例15中，步骤a中离心的转速为200rpm，离心时间为240s，其余均与实施例12相同。

实施例16

实施例16与实施例12的区别在于：实施例16中，步骤a中离心的转速为3000rpm，离心时间为15s，其余均与实施例12相同。

实施例17

实施例17与实施例12的区别在于：实施例17中，悬浮浆液采用制备例六中的制得产品，其余均与实施例12相同。

实施例18

实施例18与实施例12的区别在于：实施例18中，悬浮浆液采用制备例七中的制得产品，其余均与实施例12相同。

实施例19

实施例19与实施例12的区别在于：实施例19中，悬浮浆液采用制备例八中的制得产品，其余均与实施例12相同。

对比例对比例1

对比例1与实施1的区别在于：对比例中1，在制备例一制得的钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液中重复浸渍3次，其它均与实施例1保持一致。

对比例2

对比例2与实施1的区别在于：对比例2中，在制备例一制得的钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中重复浸渍3次，其余均与实施例1保持一致。

对比例3

对比例3与实施1的区别在于：对比例3中，烧结温度为500℃，烧结时间为10h，其余均与实施例1保持一致。

对比例4

对比例4与实施1的区别在于：对比例4中，烧结温度为1500℃，烧结时间为0.5h，其余均与实施例1保持一致。

对比例5

对比例5与实施1的区别在于：对比例5中，烧结步骤中烧结温度为1500℃，烧结时间为0.5h，其余均与实施例1保持一致。

对比例6

对比例6与实施1的区别在于：对比例6中，模板采用多孔碳模板，多孔碳模板通过木材生物组织模板在真空环境中以15℃/min的升温速度加热至500℃，碳化2～5小时制得，其余均与实施例1保持一致。

性能检测试验

检测实施例1～19和对比例1～6所制得的陶瓷支架样品的性能。

1)、观察各实施例和对比例样品在显微镜下的支架形貌图，观察各支架的通孔情况；

2)、每个实施例或对比例中的3个样品为一组，将每组样品分别浸泡在同一磷酸盐缓冲溶液中，每天更换磷酸缓冲溶液，8周后，分别计算各样品的平均失重率，从而可模拟各样品的降解速率，即每个样品的降解速率等于样品失重后的重量除以样品的原重量；

3)、分别对各实施例和对比例的样品进行强度评价，从1分～5分，分数越高，样品的强度越好；

4)、骨髓间充质干细胞(bmsc)培养

将各实施例和对比例中制得的样品在培养液中浸泡一天，用其浸提液培养骨髓间充质干细胞(bmsc)，细胞分化两周后用茜红素进行染色，观察到有红色的团聚物(为符合附图要求，图3中对各图片的灰度进行处理，处理后的灰色的团聚物相当于未处理前的红色团聚物)，红色(图3中的灰色)团聚物越多，说明该样品的成骨活性越好。

表1各样品的性能检测表

从表1可以看出，根据本发明的配方和制备方法制得的复合陶瓷支架的降解速率在对比例1和对比2的降解速率之间，不会过快，也不会很慢，降解速率比较适宜，强度也比较适宜，从而可说明本发明制得的复合陶瓷支架的性能较为优异。通过各实施例和各对比例之间的数据可知，本发明中，浸渍液(钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液、钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和悬浮浆液)的配比、烧结条件(温度、时间)和浸渍工艺(浸渍的次数、离心速率等)等均影响本发明制得的复合陶瓷支架的性能，可以看出，制备复合陶瓷支架时，各影响因素之间相互配合，最终影响复合陶瓷支架的性能，按照本发明特定的制备方法，可制得性能就好的复合陶瓷支架。

从图2的a、b和c图中可以看出，本发明制得的复合陶瓷支架具有多孔隙结构、连续贯通的孔隙结构和粗糙的陶瓷孔壁结构，且孔壁上有微孔等；经测量、统计等整理可知，本发明制得的陶瓷支架的孔径为30～400μm，孔隙率在60％～90％以上。

对比图3中的各样品的成骨活性测试结果图，每个样品图中的钙结节分布(灰色团聚物表示钙结节)不一样，图中的钙结节越多，表示该对应的复合陶瓷支架的成骨活性越好；其中，实施例11中的钙结节最多，由此可知，在浸渍液中掺入特定的掺杂离子，可以提高复合陶瓷支架的成骨活性，从而可提高复合陶瓷支架的骨传导性能和骨诱导性能；观察对比例2和其余实施例中的钙结节分布情况，可知，复合陶瓷支架的成骨活性优于单一相陶瓷支架的成骨活性。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。