专利名称：磷酸钙陶瓷表面形成类骨磷灰石层的方法
技术领域：
本发明属于磷酸钙陶瓷表面活性处理技术领域，特别涉及一种使磷酸钙陶瓷表面形成类骨磷灰石层的方法。
背景技术：
磷酸钙陶瓷的化学组成与人体骨的无机成分相近，具有良好的生物相容性，是一类很重要的骨缺损修复材料。磷酸钙陶瓷的制备方法主要有人工合成法、珊瑚转化法和天然骨煅烧法等，上述方法制备过程中都要经过1000℃左右的高温烧结处理，从而使磷酸钙陶瓷的生物活性降低，做为医用材料植入体内，影响了细胞和组织在其上的粘附、增殖和生长。对磷酸钙生物陶瓷表面进行活性处理，使其表面形成与人体骨结构和无机成分相近的类骨磷灰石层，对于磷酸钙陶瓷在临床医学中的应用具有重要的实用价值。目前，在《生物医学工程学杂志》2002年第19卷第2期186-190页，段友容等发表了题目为《在动态模拟体液中致密CaP陶瓷表面形貌对类骨磷灰石层形成的影响研究》，在此文章中报道了用流动模拟体液对磷酸钙陶瓷浸泡，在磷酸钙陶瓷表面形成类骨磷灰石层的方法。该方法使用的装置较为复杂，工艺成本高；在磷酸钙陶瓷表面形成类骨磷灰石的速度慢，数量少，类骨磷灰石在磷酸钙陶瓷表面分布不均匀，影响了磷酸钙陶瓷在临床医学中的实际应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述磷酸钙陶瓷表面形成类骨磷灰石层方法的不足，提供一种磷酸钙陶瓷形成类骨磷灰石的方法，采用对磷酸钙陶瓷用模拟体液浸泡前，先用1～12摩尔不同浓度氢氧化钠水溶液对磷酸钙陶瓷表面预处理，然后再经过模拟体液浸泡处理，使磷酸钙陶瓷表面形成类骨磷灰石层。
本发明工艺包括以下步骤(1)将磷酸钙陶瓷在去离子水或蒸馏水中清洗干净，于80～100℃烘干；(2)用分析纯氢氧化钠试剂和去离子水或蒸馏水配制1～12摩尔氢氧化钠水溶液；(3)在1000毫升去离子水或蒸馏水中加入氯化钠(NaCl)8.00～24.00克，碳酸氢钠(NaHCO3)0.35～1.01克，氯化钾(KCl)0.23～0.69克，磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)0.23～0.69克，氯化镁(MgCl2·6H2O)0.31～0.93克，氯化钙(CaCl2·2H2O)0.28g～0.84克，硫酸钠(Na2SO4)0.07～0.21克，三羟甲基氨基甲烷((CH2OH)2CNH2)6.06～18.18克，配制模拟体液，并用1摩尔盐酸溶液将模拟体液的PH值调到7.2～7.4；(4)将步骤(1)清洗好的磷酸钙陶瓷置于玻璃容器中，加入步骤(2)配制的1～12摩尔氢氧化钠水溶液，并使磷酸钙陶瓷完全浸泡在氢氧化钠水溶液中，常温下放置2～6天；(5)将步骤(4)浸泡处理后的磷酸钙陶瓷，用去离子水或蒸馏水反复清洗，直至清洗液的PH值为6.5～7.5后，于80～100℃烘干；
(6)将步骤(5)清洗、烘干后的磷酸钙陶瓷置于玻璃容器中，加入步骤(3)配制的模拟体液，并使磷酸钙陶瓷完全浸泡在模拟体液中，在温度36～38℃，湿度60～90％的条件下，浸泡处理2～20天，期间每隔24～48小时，倒去陈液，更换相同浓度的新鲜模拟体液；(7)将步骤(6)处理后的磷酸钙陶瓷取出，用去离子水或蒸馏水清洗干净，于80～100℃烘干。
本发明的特点处理工艺简单，成本低。
采用氢氧化钠水溶液对磷酸钙陶瓷浸泡预处理，然后再用模拟体液浸泡处理，由于磷酸钙陶瓷表面带有大量羟基，使得钙离子，磷酸根离子等容易吸附在磷酸钙陶瓷表面，从而使得类骨磷灰石在其表面的沉积速度快，数量多，分布均匀，磷酸钙陶瓷的表面活性高，将该磷酸钙陶瓷植入体内，便于骨细胞和新组织在磷酸钙陶瓷表面粘附、增殖和生长，也有利于磷酸钙陶瓷植入体内后与机体骨组织的结合，促进新骨组织的生长和自体骨的重建。
本发明处理后的磷酸钙陶瓷主要用于骨缺损的修复和骨组织工程支架材料，也可做为齿科修复材料使用。
具体实施例方式
实施例1(1)将人工合成法制备的多孔磷酸钙陶瓷在去离子水或蒸馏水中清洗干净，于80℃烘干；(2)用分析纯氢氧化钠试剂和去离子水或蒸馏水配制12摩尔氢氧化钠水溶液；(3)在1000毫升去离子水或蒸馏水中加入氯化钠(NaCl)24.00克，碳酸氢钠(NaHCO3)1.01克，氯化钾(KCl)0.69克，磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)0.69克，氯化镁(MgCl2·6H2O)0.93克，氯化钙(CaCl2·2H2O)0.84克，硫酸钠(Na2SO4)0.21克，三羟甲基氨基甲烷((CH2OH)3CNH2)18.18克，配制模拟体液，并用1摩尔盐酸溶液将模拟体液的PH值调到7.2～7.4，配制模拟体液；(4)将步骤(1)清洗好的磷酸钙陶瓷置于玻璃容器中，加入步骤(2)配制的12摩尔氢氧化钠水溶液，并使磷酸钙陶瓷完全浸泡在氢氧化钠水溶液中，常温下放置6天；(5)将步骤(4)浸泡处理后的磷酸钙陶瓷，用去离子水或蒸馏水反复清洗，直至清洗液的PH值为6.5～7.5后，于80℃烘干；(6)将步骤(5)清洗、烘干后的磷酸钙陶瓷置于玻璃容器中，加入步骤(3)配制的模拟体液，并使磷酸钙陶瓷完全浸泡在模拟体液中，放置在温度36～37℃，湿度60～70％的恒温箱中，浸泡处理18天，期间每隔48小时，倒去陈液，更换相同浓度的新鲜模拟体液；(7)按步骤(6)处理后，将磷酸钙陶瓷取出，用去离子水或蒸馏水清洗干净，于80℃烘干，通过扫描电镜观察和红外光谱分析，表明在磷酸钙陶瓷表面形成了类骨磷灰石层。
实施例2(1)将珊瑚转化法制备的多孔磷酸钙陶瓷在去离子水或蒸馏水中清洗干净，于90℃烘干；(2)用分析纯氢氧化钠试剂和去离子水或蒸馏水配制8摩尔氢氧化钠水溶液；(3)在1000毫升去离子水或蒸馏水中加入氯化钠(NaCl)12.00克，碳酸氢钠(NaHCO3)0.525克，氯化钾(KCl)0.345克，磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)0.345克，氯化镁(MgCl2·6H2O)0.465克，氯化钙(CaCl2·2H2O)0.42克，硫酸钠(Na2SO4)0.105克，三羟甲基氨基甲烷((CH2OH)3CNH2)9.09克，配制模拟体液，并用1摩尔盐酸溶液将模拟体液的PH值调到7.2～7.4；配制模拟体液；(4)将步骤(1)清洗好的磷酸钙陶瓷置于玻璃容器中，加入步骤(2)配制的8摩尔氢氧化钠水溶液，并使磷酸钙陶瓷完全浸泡在氢氧化钠水溶液中，常温下放置4天；(5)将步骤(4)浸泡处理后的磷酸钙陶瓷，用去离子水或蒸馏水反复清洗，直至清洗液的PH值为6.5～7.5后，于90℃烘干；(6)将步骤(5)清洗、烘干后的磷酸钙陶瓷，置于玻璃容器中，加入步骤(3)配制的模拟体液，并使磷酸钙陶瓷完全浸泡在模拟体液中，放置在温度36～37℃，湿度70～80％的恒温箱中，浸泡处理10天，期间每隔36小时，倒去陈液，更换相同浓度的新鲜模拟体液；(7)按步骤(6)处理后，将磷酸钙陶瓷取出，用去离子水或蒸馏水清洗干净，于90℃烘干，通过扫描电镜观察和红外光谱分析，表明在磷酸钙陶瓷表面形成了类骨磷灰石层。
实施例3(1)将天然骨煅烧法制备的多孔磷酸钙陶瓷在去离子水或蒸馏水中清洗干净，于100℃烘干；(2)用分析纯氢氧化钠试剂和去离子水或蒸馏水配制1摩尔氢氧化钠水溶液；(3)在1000毫升去离子水或蒸馏水中加入氯化钠(NaCl)8.00克，碳酸氢钠(NaHCO3)0.35克，氯化钾(KCl)0.23克，磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)0.23克，氯化镁(MgCl2·6H2O)0.31克，氯化钙(CaCl2·2H2O)0.28g克，硫酸钠(Na2SO4)0.07克，三羟甲基氨基甲烷((CH2OH)3CNH2)6.06克，配制模拟体液，并用1摩尔盐酸溶液将模拟体液的PH值调到7.2～7.4，配制模拟体液；(4)将步骤(1)清洗好的磷酸钙陶瓷置于玻璃容器中，加入步骤(2)配制的1摩尔氢氧化钠水溶液，并使磷酸钙陶瓷完全浸泡在氢氧化钠水溶液中，常温下放置2天；(5)将步骤(4)浸泡处理后的磷酸钙陶瓷，用去离子水或蒸馏水反复清洗，直至清洗液的PH值为6.5～7.5后，于100℃烘干；(6)将步骤(5)清洗、烘干后的磷酸钙陶瓷材料置于玻璃容器中，加入步骤(3)配制的模拟体液，并使磷酸钙陶瓷完全浸泡在模拟体液中，放置在温度36～37℃，湿度80～90％的恒温箱中，浸泡处理3天，期间每隔24小时，倒去陈液，更换相同浓度的新鲜模拟体液；(7)按步骤(6)处理后，将磷酸钙陶瓷取出，用去离子水或蒸馏水清洗干净，于100℃烘干，通过扫描电镜观察和红外光谱分析，表明在磷酸钙陶瓷表面形成了类骨磷灰石层。
将成骨细胞接种于上述三个实施例中所得到的表面生成类骨磷灰石层的磷酸钙陶瓷，体外培养7天，用MTT法测试细胞的增值能力，体外培养14天，测定碱性磷酸酶活性(ALP)，结果如表1所示，由此可见，细胞的增值能力和碱性磷酸酶活性均比同样条件下未经本发明处理的对照样磷酸钙陶瓷高。
表1磷酸钙陶瓷/成骨细胞复合培养的MTT吸光度值和ALP值
权利要求
1.一种磷酸钙陶瓷表面形成类骨磷灰石层的方法，将磷酸钙陶瓷用模拟体液浸泡，其特征是磷酸钙陶瓷用模拟体液浸泡前，先将磷酸钙陶瓷用1～12摩尔不同浓度的氢氧化钠水溶液进行表面预处理，再经过模拟体液浸泡，工艺包括以下步骤(1)将磷酸钙陶瓷在去离子水或蒸馏水中清洗干净，于80～100℃烘干；(2)用分析纯氢氧化钠试剂和去离子水或蒸馏水配制1～12摩尔氢氧化钠水溶液；(3)在1000毫升去离子水或蒸馏水中加入氯化钠(NaCl)8.00～24.00克，碳酸氢钠(NaHCO3)0.35～1.01克，氯化钾(KCl)0.23～0.69克，磷酸氢二钾(K2HPO4·3H2O)0.23～0.69克，氯化镁(MgCl2·6H2O)0.31～0.93克，氯化钙(CaCl2·2H2O)0.28g～0.84克，硫酸钠(Na2SO4)0.07～0.21克，三羟甲基氨基甲烷((CH2OH)3CNH2)6.06～18.18克，配制模拟体液，并用1摩尔盐酸溶液将模拟体液的PH值调到7.2～7.4；(4)将步骤(1)清洗好的磷酸钙陶瓷置于玻璃容器中，加入步骤(2)配制的1～12摩尔氢氧化钠水溶液，并使磷酸钙陶瓷完全浸泡在氢氧化钠水溶液中，常温下放置2～6天；(5)将步骤(4)浸泡处理后的磷酸钙陶瓷，用去离子水或蒸馏水反复清洗，直至清洗液的PH值为6.5～7.5后，于80～100℃烘干；(6)将步骤(5)清洗、烘干后的磷酸钙陶瓷置于玻璃容器中，加入步骤(3)配制的模拟体液，并使磷酸钙陶瓷完全浸泡在模拟体液中，在温度36～38℃，湿度60～90％的条件下，浸泡处理2～20天，期间每隔24～48小时，倒去陈液，更换相同浓度的新鲜模拟体液；(7)将步骤(6)处理后的磷酸钙陶瓷取出，用去离子水或蒸馏清洗干净，于80～100℃烘干。
全文摘要
本发明涉及磷酸钙陶瓷表面形成类骨磷灰石层的方法，属于磷酸钙陶瓷表面活性处理技术领域，本发明是先将磷酸钙陶瓷经1～12摩尔的氢氧化钠溶液浸泡，然后再用不同浓度的模拟体液浸泡处理，使其表面形成类骨磷灰石层。本发明工艺成本低，处理后的磷酸钙陶瓷表面生物活性好，可在临床医学中做为人工骨和骨组织工程支架材料使用。
文档编号C04B41/81GK1562894SQ20041003361
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月13日 优先权日2004年4月13日
发明者田杰谟, 王晨, 董利民, 李兆新 申请人:清华大学