一种制备孔径可控的双相钙磷复合陶瓷支架的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备陶瓷支架的方法，具体涉及一种制备孔径可控的双相钙磷复合陶瓷支架的方法，属于生物医用纳米材料技术领域。
【背景技术】
[0002]20世纪70年代发现了大量钙磷系的陶瓷支架材料，如羟基磷灰石(hydroxyapatite, HA)、β -磷酸三I丐(β -tricalcium phosphate, β -TCP)等。I丐磷系陶瓷支架材料属于生物活性材料，具有与人体骨结构类似的化学成分和力学性质，因此具有优良的生物相容性，并且在植入人体内后能逐步降解诱导成骨细胞的长入，加快自体骨的形成过程。随着植入体的缓慢降解和自体骨的诱导长出，最终达到完全修复的目的。
[0003]纳米HA具有极佳的生物相容性，并且作为植入物能在人体微环境下不断析出Ca、P离子促进自体骨的生长，达到植入物自体化的目的。同时，纳米HA陶瓷支架材料能与人体自身结构形成牢固的化学键合，保证其良好的结合强度不发生断裂。但有研究表明，纳米HA在作为植入物材料时的降解速率非常缓慢，即植入物的降解速率小于自体骨的生长，这样极容易导致植入部分的骨组织过多，引发相关问题甚至造成二次手术的风险。
[0004]纳米β -TCP与纳米HA同为钙磷系生物陶瓷支架材料，本身具有良好的生物活性、生物相容性和降解性，并且其无毒无害，也是一种理想的骨修复及替代材料。并且，与纳米HA相比，纳米β -TCP的降解性能远优于纳米HA，即其能在人体微环境下迅速降解，达到植入体的自体化效果。纳米β-TCP有纳米HA所不能达到的良好的生物降解性，但同时，其机械强度则远不如纳米HA陶瓷支架植入物。这极大的限制了纳米β-TCP作为植入物的临床应用。
[0005]纳米HA与纳米β -TCP作为钙磷系生物活性陶瓷支架在功能上能互相补充，最终达到临床治疗对生物陶瓷支架植入体的要求。因此纳米HA与纳米β-TCP复合材料是当今研究者们广泛研究的课题。最初研究者们考虑到力学性能的要求，致密的ΗΑ/ β -TCP陶瓷支架是相关研究的重点，致密的ΗΑ/β-TCP复合陶瓷支架具有高的力学性能，可以适应人体内各个部位骨缺损以及替代的承重等力学方面的要求。但是，体外及体内临床实验发现，致密的ΗΑ/β -TCP复合陶瓷支架并不能在微环境下很好的降解，由于陶瓷支架内部完全致密没有孔洞，因此血液等体液无法渗入、血管无法延伸至陶瓷支架内部、成骨细胞无法生长，即无法达到所希望的植入物自体化要求，并且由于此类复合陶瓷支架无法有效降解，临床上会有二次手术的风险，给病人带来巨大的痛苦。
[0006]在此背景下，能够诱导血管及成骨细胞等组织长入的多孔陶瓷支架逐渐走进研究者的视野。研究表明，陶瓷支架的孔隙尺寸是植入体诱导骨长入数量和方式的决定因素之一。例如:当植入体内部孔径在5?40 μ m时，纤维组织即可长入；孔径在40?100 μ m时，能够诱导非矿化的骨样组织的延伸；孔径在150?200 μπι左右时，骨组织的长入便没有阻碍；孔径为200?300 μm时，植入体内的骨传导即可初步形成；而当植入体内的孔径在400 μ m左右，此时的植入体最有利于新骨的生长。不同的孔径大小会对材料的生物学特性如细胞黏附、形态和取向等产生影响，因此针对实际的临床应用条件，需要可控制备相应孔径的双相钙磷复合陶瓷支架。但是，对于双相钙磷陶瓷支架孔径的控制并没有比较好的解决方法。
[0007]因此，本领域的技术人员致力于开发一种制备孔径可控的双相钙磷复合陶瓷支架的方法。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是:克服上述现有技术的不足，提出一种制备孔径可控的双相钙磷复合陶瓷支架的方法。
[0009]为实现上述目的，本发明提供了一种制备孔径可控的双相钙磷复合陶瓷支架的方法，利用表面活性剂、造孔剂与发泡剂的共同作用，在一定温度下发泡脱水，并高温煅烧得到孔径可控的多孔双相钙磷复合陶瓷支架。具体的技术方案如下:
[0010]—种制备孔径可控的双相钙磷复合陶瓷支架的方法，包括以下步骤:
[0011 ] 步骤1，分别制备纳米羟基磷灰石与纳米β -磷酸三钙粉体；
[0012]步骤2，将纳米羟基磷灰石、纳米β -磷酸三钙粉体与表面活性剂及造孔剂均匀混合，研磨过筛得到混合粉体；
[0013]步骤3，将发泡剂配置成发泡剂溶液，再将发泡剂溶液滴入混合粉体中，搅拌得到粘稠状浆料，室温晾干得到陶瓷胚体；
[0014]步骤4，将陶瓷胚体发泡及脱水，再进行烧结除去陶瓷胚体中的表面活性剂、造孔剂及发泡剂后，得到双相钙磷复合陶瓷支架。
[0015]优选地，步骤1中，制备纳米羟基磷灰石采用化学沉淀法、水热法、溶胶凝胶法之中的一种；制备纳米磷酸三钙粉体采用化学沉淀法、水热法、溶胶凝胶法之中的一种。制备纳米羟基磷灰石和纳米β-磷酸三钙粉体使用的钙源为氯化钙、氢氧化钙、硝酸钙、氧化钙或乙醇钙之中的一种，使用的磷源为磷酸、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸钠或磷酸氢二铵之中的一种；制备纳米羟基磷灰石与纳米磷酸三钙粉体的钙磷比分别为1.67和
1.5。步骤1中，制备纳米轻基磷灰石所需的pH为9?11，制备纳米β -磷酸三1丐粉体所需的pH为8?10。
[0016]优选地，步骤2中，混合粉体的总量为0.5?1.0g，其中纳米羟基磷灰石与纳米β -磷酸三钙粉体的比例为2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3或8:2之中的一种。表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠之中的一种，表面活性剂的使用量为0.3?1.0g ;造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯或聚苯乙烯之中的一种，造孔剂的使用量为0.1?0.4go研磨是指采用球磨或研钵进行研磨；筛的筛网为50目、60目、80目或120目之中的一种。
[0017]优选地，步骤3中，发泡剂溶液为碳酸氢钱水溶液或过氧化氢水溶液，发泡剂溶液的体积为0.5?3mL。室温瞭干时间为10?lOOmin。
[0018]优选地，步骤4中，发泡的温度为30?50 °C，发泡的时间为30?120min ；脱水的温度为70?95°C，脱水的时间为90?150min ;烧结的温度为900?1200°C，升温速率为2 ?10°C /min0
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:工艺简单，实用性强，通过调节表面活性剂、造孔剂及发泡剂的使用量，制成的多孔双相钙磷复合陶瓷支架孔径可控，分布均匀，便于生物医学的实际应用。
[0020]以下将结合附图对本发明的构思、具体实例及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明。提供这些说明的目的仅在于帮助解释本发明，不应当用来限制本发明的权利要求的范围。
【附图说明】
[0021]图1是纳米羟基磷灰石粉体的TEM测试图；
[0022]图2是纳米β -磷酸三钙粉体的ΤΕΜ测试图；
[0023]图3至图6是本发明所制得的不同孔径大小(100?600 μm)的双相钙磷复合陶瓷支架的SEM测试图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明的实施例做详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0025]实施例1
[0026]步骤1，使用硝酸钙作为钙源，磷酸二氢钠作为磷源，钙磷比为1.67和1.5，分别制备纳米羟基磷灰石与纳米β-磷酸三钙粉体；
[0027]步骤2，将制备好的纳米羟基磷灰石0.2g与纳米β -磷酸三钙粉体0.4g与0.5g十二