一种纳米羟基磷灰石、硅酸三钙复合生物陶瓷及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及生物医用材料技术领域，具体设及一种纳米径基憐灰石、娃酸=巧复 合生物陶瓷的制备方法及应用。
【背景技术】
[0002] 骨是人体中最重要的组织之一，在保护体内器官等方面起着重要的作用。由于交 通事故、工伤、运动创伤、疾病W及人口老龄化等原因导致的骨缺损是骨科常见病，需要大 量优质生物医用材料及器件W供临床治愈和修复。全球对骨修复材料及其制品的需求量近 年一直保持着20%左右的增长速度。我国作为人口大国，骨修复材料需求量的增长速度更 为明显。因此，研制生物骨修复材料具有重要的社会意义和巨大的经济效益。
[0003] 当前临床上广泛采用的骨植入材料是自体骨和异体骨。自体骨易被患者接受，但 会造成患者的二次损伤和痛苦；异体骨取材简便，但存在免疫排斥和疾病传播等生物安全 性隐患，而且在材料筛选、储存方面也相当困难和昂贵。因此，可对机体组织进行修复、替代 与再生，同时可避免采用自体骨和异体骨所带来问题的人工合成骨修复材料吸引各国学者 广泛研究。
[0004] 目前，临床上对于骨缺损的治疗，主要采用骨移植，或者采用金属合金、生物陶瓷、 高分子聚合物等人工骨修复替代材料。 阳0化]对于娃酸盐类生物陶瓷、含娃生物活性及玻璃陶瓷的研究证明，化〇-Si〇2基 材料表面在动物体内、外均能形成类骨憐灰石层，含娃生物材料能刺激骨髓基质干细胞向 成骨细胞分化且能增强成骨相关基因表达。娃酸S巧（tricalciumsilicate，化学式： CasSiOs,，又称3Ca0 .SiOz,简写Cs巧作为Ca〇-Si〇2材料的一种，CsS粉体发生水化反应固化 后，在模拟体液（simulatedbodyfluid,简写SB巧中浸泡，固化体具有诱导径基憐灰石沉 积的能力，形成的憐灰石结构与人体骨骼中纳米憐灰石形态相似。此外，固化物在体外能持 续降解，降解过程中溶出的巧、娃离子在一定浓度范围内可促进成纤维细胞和成骨细胞增 殖，固化体能支持骨髓间质干细胞的粘附和伸展。CsS陶瓷具有良好的体外活性，在体外Id 即能诱导虫状纳米HA沉积，但难W烧结致密、力学性能不佳等缺点，大大限制了化O-Si化 类陶瓷的临床应用。
[0006] 纳米径基憐灰石化y化oxyapatite，简写HA，化学式化iD(P〇4)e(〇H)2)是人体骨 组织和牙齿的主要矿物组成。人工合成径基憐灰石具有优良的生物相容性，能与骨组织紧 密接触，具有良好的骨传导性，并对新骨生长有一定的诱导作用。但是，纯径基憐灰石用于 硬组织替代还存在：颗粒材料成型困难化及容易在体内游走，块状HA加工难、初性差、脆性 大等问题，其抗折强度和断裂初性指标均低于致密骨，因而大大局限了它的临床应用范围。
[0007] 因此，基于娃酸=巧和纳米径基憐灰石的优良性能，将两者进行复合制备纳米径 基憐灰石、娃酸=巧复合陶瓷，可作为生物活性陶瓷用于生物医学领域。纳米径基憐灰石/ 娃酸=巧复合陶瓷在高溫般烧过程中会分解产生游离氧化巧从而导致复合陶瓷不稳定，加 入二氧化娃可与纳米径基憐灰石和娃酸=巧分解产生的游离氧化巧发生反应，降低复合陶 瓷中游离氧化巧含量，使复合陶瓷更加稳定。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种纳米径基 憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷及其制备方法和应用。
[0009] 本发明的目的可通过下述技术措施来实现： 本发明纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷由下述质量百分比的原料组成，其中： 娃酸S巧粉体20~95%、纳米径基憐灰石粉体5~80%、二氧化娃粉体0~15%。
[0010] 本发明中所述娃酸S巧粉体的粒径为1~75ym;所述纳米径基憐灰石粉体的粒径 为20~100皿；二氧化娃粉体为粒径1~15ym。
[0011] 本发明的制备方法是通过下述步骤来实现的： a、 采用沉淀法合成纳米径基憐灰石粉体，纳米径基憐灰石粉体粒径为20~IOOnm;采用 溶胶-凝胶法合成的娃酸S巧前驱体，然后在1420°C-1480°C，保溫8-10小时，急冷，粉磨， 过筛，制备娃酸=巧粉体，娃酸=巧粉体粒径为1~75ym;二氧化娃粉体为市售二氧化娃粉 体，二氧化娃粉体粒径为1~15ym; b、 按质量百分比称取步骤a制备的娃酸=巧、纳米径基憐灰石与二氧化娃粉，在无水 乙醇中充分揽拌，混合均匀，抽滤、烘干； C、制备质量百分浓度为6%的聚乙締醇溶液作为粘结剂； t将步骤b制备的混合物粉末与步骤C制备的聚乙締醇溶液按质量比9 :1混合，揽拌 混匀，然后将其装入成型模具中，在压力5-10Mpa条件下采用冷压成型，得到纳米径基憐灰 石、娃酸=巧复合生物陶瓷素巧； e、将步骤d制备出的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷素巧，放入高溫炉中，在 1380-1450°C，常压烧结8小时，然后在炉内随炉冷至室溫，即得到所述纳米径基憐灰石、娃 酸=巧复合生物陶瓷。
[0012] 本发明的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷作为骨修复材料，在生物医用 材料领域使用。
[0013] 本发明中所述的沉淀法W及溶胶-凝胶法均为公知技术。
[0014] 本发明的有益效果如下： 本发明的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷原料易得，操作简单，无需特殊工艺 设备，纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷的抗压强度高，生物活性良好，在生物医用 材料领域具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明制备的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷试样（图中0、5、10、 20、30、40、50代表纳米径基憐灰石含量Wt. %)。
[0016] 图2为本发明制备的纳米径基憐灰石、娃酸S巧复合生物陶瓷试样X-射线衍射分 析图谱(二氧化娃渗量0%)。
[0017] 图3为本发明制备的纳米径基憐灰石、娃酸S巧复合生物陶瓷试样X-射线衍射分 析图谱(二氧化娃渗量5%、10%)。
[0018] 图4为本发明实施例2制备的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷试样的扫 描电镜（SEM)照片（3000倍)。
[0019] 图5为本发明实施例2制备的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷试样在模 拟体液（SBF)中浸泡7d的扫描电镜（SEM)照片（3000倍)。
[0020] 图6为本发明实施例2制备的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷试样在模 拟体液（SBF)中浸泡14d的扫描电镜（SEM)照片（3000倍)。
[0021] 图7为本发明实施例2制备的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷试样在模 拟体液（SBF)中浸泡21d的扫描电镜（SEM)照片（3000倍）。
[0022] 图8为本发明实施例2制备的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷试样在模 拟体液（SBF)中浸泡28d的扫描电镜（SEM)照片（3000倍)。
[0023]图9为本发明实施例2制备的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷试样在模 拟体液（SBF)中浸泡35d的扫描电镜（SEM)照片（3000倍)。
【具体实施方式】
[0024] 本发明W下结合实施例作进一步详细说明。 阳〇2引实施例1 a、 采用沉淀法合成纳米径基憐灰石粉体，纳米径基憐灰石粉体平均粒径为60nm;采用 溶胶-凝胶法合成的娃酸S巧前驱体，然后在1450°C，保溫8小时，急冷，粉磨，过筛，制备高 纯娃酸=巧粉体，娃酸=巧粉体粒径为45ym;将制备的娃酸=巧、纳米径基憐灰石粉体， 按质量百分比计，称取原料：娃酸S巧95%、纳米径基憐灰石5% ; b、 将步骤a称取的娃酸=巧、纳米径基憐灰石粉末混合，在无水乙醇中充分揽拌，混合 均匀，抽滤、烘干； C、制备质量百分比浓度为6%的聚乙締醇溶液作为粘结剂； t将步骤b制备的混合物粉末与步骤C制备的聚乙締醇溶液按质量比9 :1混合，揽拌 混匀，然后将其装入成型模具中，采用冷压成型(压力10MPa),制备出纳米径基憐灰石/娃 酸=巧复合生物陶瓷素巧； e、将步骤d制备出的纳米径基憐灰石、娃酸=巧复合生物陶瓷素素巧，在1420°C高溫 炉中常压烧结8小时，炉内随炉冷至室溫，即得到所述纳米径基憐灰石/娃酸=巧复合生 物陶瓷。
[0026]实施例2 a、 采用沉淀法合成纳米径基憐灰石粉体，纳米径基憐灰石粉体平均粒径为60nm;采用 溶胶-凝胶法合成的娃酸S巧前驱体，然后在1450°C，保溫8小时，急冷，粉磨，过筛，制备高 纯娃酸=巧粉体，娃酸=巧粉体粒径为45ym;将制备的娃酸=巧、纳米径基憐灰石粉体， 按质量百分比计，称取