一种多孔球形磷酸钙骨填充材料及其制备方法技术

多孔磷酸钙骨填充材料的制备方法，工艺步骤依次如下：(1)将5～15质量份磷酸钙粉体或10～50体积份磷酸钙浆料、10～50体积份海藻酸钠水溶液、1～10体积份的粘接剂和1～20体积份的去离子水混合均匀，再加入1～5体积份的双氧水或者1～50质量份的固体造孔剂，混合均匀得到混合浆料；(2)将步骤(1)所得混合浆料滴加到质量浓度为1～10％的可溶性钙盐溶液中形成复合凝胶微球，然后固化、洗涤、干燥复合凝胶微球；(3)将步骤(2)所得复合凝胶微球在500～800℃预烧1～5小时，再在900～1200℃烧结，烧结结束后冷却至室温。本发明专利技术方法制备的磷酸钙骨填充材料的颗粒大小可调，晶粒尺寸可控，因而方便临床植入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物材料制备
，特别涉及一种多孔球形磷酸钙骨填充材料及其制备方法。
技术介绍
随着人口老龄化，由骨质疏松、先天性骨病或感染、骨肿瘤以及意外伤害所造成的骨缺损与日俱增，已成为影响人类生命健康的重大问题，对骨填充材料的需求也在与日俱增。磷酸钙生物陶瓷是目前临床上大量使用的骨填充材料，但现有颗粒状磷酸钙骨填充材料通常采用模具法、破碎法或造粒法成型。采用模具法制备不同规则形状的磷酸钙骨填充材料，首先需要设计不同规则形状的模具，加工工艺复杂，同时，模具法制得的骨填充材料一般孔隙率较低，植入体内不利于材料的降解和骨组织的长入，骨修复速率较慢。破碎法主要是通过破碎块体材料制得颗粒骨填充材料，因而得到的磷酸钙颗粒形貌不规则，颗粒均匀性较差，而临床上更需要颗粒尺寸较均匀的骨填充材料，以达到良好的骨修复效果。造粒法主要是将粉体材料通过造粒机制得颗粒骨填充材料，虽然造粒法制得的颗粒骨填充材料形貌较规则，且能控制颗粒大小，但所得到的颗粒内部结构为致密型或孔隙率较低，不具有多孔贯通结构，骨修复能力较差。另外，现有技术中所制备的磷酸钙陶瓷晶粒尺寸多为微米级，晶粒粒径偏大且不可控，而研究结果表明(Materials Science and Engineering R 2010；70:225-242)，晶粒为纳米结构的磷酸钙陶瓷相对于晶粒为微米结构的磷酸钙陶瓷具有更高的生物活性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多孔球形磷酸钙骨填充材料及其制备方法，以使磷酸钙骨填充材料同时具有颗粒形貌规则、具有多孔结构、颗粒尺寸和晶粒尺寸可控的特点。本专利技术所述多孔球形磷酸钙骨填充材料的制备方法，工艺步骤依次如下：(1)将5质量份～15质量份磷酸钙粉体或10体积份～50体积份磷酸钙浆料、10体积份～50体积份海藻酸钠水溶液、1体积份～10体积份液态粘接剂和1体积份～20体积份去离子水混合均匀，再加入1体积份～5体积份双氧水或者1质量份～50质量份固体造孔剂，混合均匀得到混合浆料；所述磷酸钙浆料中，磷酸钙的含量为0.5g/mL～2g/mL，所述海藻酸钠水溶液的质量浓度为1％～10％，所述质量份的单位为g时，体积份的单位为mL；(2)将步骤(1)所得混合浆料滴加到质量浓度为1％～10％的可溶性钙盐溶液中，形成复合凝胶微球，所述可溶性钙盐溶液的量以能将形成的复合凝胶微球完全浸没为限，滴加结束后，将形成的复合凝胶微球在所述可溶性钙盐溶液中继续浸泡至完全固化，然后将固化后的复合凝胶微球洗涤、干燥；(3)将步骤(2)所得复合凝胶微球在500℃～800℃预烧1小时～5小时(目的是去除有机物，或去除有机物和造孔剂)，再在900℃～1200℃烧结，烧结结束后冷却至室温即得到多孔球形磷酸钙骨填充材料。上述方法中，所述磷酸钙粉体或磷酸钙浆料的钙、磷原子摩尔比为(1.50～1.70)︰1。磷酸钙浆料或粉体优先采用液相共沉淀法制备得到，制备方法见Biomaterials 2004，25:659-667；也可采用固相法、水热法或溶胶-凝胶法等方法制得，同时也可选用市售商品级磷酸钙粉体。上述方法中，所述液态粘结剂为聚乙烯醇溶液、聚乙二醇溶液、明胶溶液、甲基纤维素溶液、三乙醇胺溶液中的一种，液态粘接剂的质量浓度为1％～10％。上述方法中，所述固体造孔剂为碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、碳粉、淀粉、聚苯乙烯、硬脂酸、葡萄糖中的一种。上述方法中，所述磷酸钙粉体或磷酸钙浆料中磷酸钙的粒径≤100nm。上述方法中，所述可溶性钙盐为氯化钙或硝酸钙。上述方法中，所述烧结为使用马弗炉烧结或微波烧结炉烧结，使用马弗炉烧结可形成微米级的磷酸钙晶粒，使用微波烧结炉烧结可形成纳米级的磷酸钙晶粒；当使用马弗炉烧结时升温速率为5℃/min～20℃/min，烧结时间为0.5小时～5小时，烧结结束后的降温速率为5℃/min～100℃/min；当使用微波烧结炉烧结时，升温速率为25℃/min～400℃/min，烧结时间为1min～20min，烧结结束后的降温速率为10℃/min～300℃/min。上述方法中，步骤(2)中所述洗涤的方式为用去离子水洗涤3次～5次，所述干燥方式为在30℃～120℃烘干2小时～8小时，或干燥方式为在-10℃～-20℃预冻1小时～3小时后再在﹣40℃～﹣80℃冻干至材料中的水完全升华(冻干时间为5小时～24小时)。上述方法中，步骤(2)中滴加使用的滴加装置为恒压滴液漏斗、蠕动泵、滴加泵、滴管、移液枪、注射泵中的一种，以便根据需要得到不同尺寸的复合凝胶微球，最终形成不同粒径的多孔球形磷酸钙骨填充材料。本专利技术所述方法制备的磷酸钙骨填充材料，为多孔球形颗粒，所述球形颗粒的粒径为1～10mm，内部为多孔贯通结构并具有丰富的微孔，磷酸钙的晶粒为微米级或纳米级。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、由于本专利技术所述方法在制备磷酸钙骨填充材料的工艺中加入了海藻酸钠并设置了去除有机物和烧结工序，因而不仅保证了能得到形状规则的球形磷酸钙颗粒，而且在复合凝胶微球预烧和后续的烧结过程中，海藻酸钠的分解脱离会在球形颗粒基体内部留下丰富的微孔。2、由于本专利技术方法采用滴加装置将混合浆料滴加到可溶性钙盐中形成复合凝胶微球，将复合凝胶微球预烧和烧结后得到多孔球形磷酸钙骨填充材料，因而可通过调整滴加装置来控制复合凝胶微球的尺寸，得到符合临床植入所需要尺寸的磷酸钙颗粒，方便临床上不同部位植入骨填充材料。3、由于本专利技术所述方法的原料包括双氧水或固体造孔剂及海藻酸盐和粘结剂，因而通过对复合凝胶微球的预烧和烧结，得到的球形磷酸钙颗粒内部为多孔贯通结构并具有丰富的微孔，此种多孔结构的磷酸钙颗粒植入体内后有利于体液的循环以及营养和氧的供给，生物活性更高，可提高骨填充材料植入的成功率。4、本专利技术所述方法通过微波烧结炉烧结或马弗炉烧结工艺可得到纳米级晶粒或微米级晶粒的磷酸钙骨填充材料，因而便于控制磷酸钙骨填充材料的晶粒尺寸，满足临床需要。5、本专利技术所述方法工艺简单，成品率高，易于实现工业化生产。附图说明图1为实施例3中采用的磷酸钙浆料放大50000倍的扫描电镜照片。图2为实施例1制备的多孔球形磷酸钙骨填充材料的扫描电镜照片，其中，图2a为放大50倍的扫描电镜照片，图2b为放大20000的扫描电镜照片。图3为实施例2制备的多孔球形磷酸钙骨填充材料的扫描电镜照片，其中，图3a为球形颗粒断面放大30倍的扫描电镜照片，图3b为放大50000的扫描电镜照片。...

【技术保护点】
一种多孔球形磷酸钙骨填充材料的制备方法，其特征在于工艺步骤依次如下：(1)将5质量份～15质量份磷酸钙粉体或10体积份～50体积份磷酸钙浆料、10体积份～50体积份海藻酸钠水溶液、1体积份～10体积份液态粘接剂和1体积份～20体积份去离子水混合均匀，再加入1体积份～5体积份双氧水或者1质量份～50质量份固体造孔剂，混合均匀得到混合浆料；所述磷酸钙浆料中，磷酸钙的含量为0.5g/mL～2g/mL，所述海藻酸钠水溶液的质量浓度为1％～10％，所述质量份的单位为g时，体积份的单位为mL；(2)将步骤(1)所得混合浆料滴加到质量浓度为1％～10％的可溶性钙盐溶液中，形成复合凝胶微球，所述可溶性钙盐溶液的量以能将形成的复合凝胶微球完全浸没为限，滴加结束后，将形成的复合凝胶微球在所述可溶性钙盐溶液中继续浸泡至完全固化，然后将固化后的复合凝胶微球洗涤、干燥；(3)将步骤(2)所得复合凝胶微球在500℃～800℃预烧1小时～5小时，再在900℃～1200℃烧结，烧结结束后冷却至室温即得到多孔球形磷酸钙骨填充材料。

【技术特征摘要】
1.一种多孔球形磷酸钙骨填充材料的制备方法，其特征在于工艺步骤依次如下：
(1)将5质量份～15质量份磷酸钙粉体或10体积份～50体积份磷酸钙浆料、10体积份～
50体积份海藻酸钠水溶液、1体积份～10体积份液态粘接剂和1体积份～20体积份去离子水
混合均匀，再加入1体积份～5体积份双氧水或者1质量份～50质量份固体造孔剂，混合均
匀得到混合浆料；
所述磷酸钙浆料中，磷酸钙的含量为0.5g/mL～2g/mL，所述海藻酸钠水溶液的质量浓度
为1％～10％，所述质量份的单位为g时，体积份的单位为mL；
(2)将步骤(1)所得混合浆料滴加到质量浓度为1％～10％的可溶性钙盐溶液中，形成
复合凝胶微球，所述可溶性钙盐溶液的量以能将形成的复合凝胶微球完全浸没为限，滴加结
束后，将形成的复合凝胶微球在所述可溶性钙盐溶液中继续浸泡至完全固化，然后将固化后
的复合凝胶微球洗涤、干燥；
(3)将步骤(2)所得复合凝胶微球在500℃～800℃预烧1小时～5小时，再在900℃
～1200℃烧结，烧结结束后冷却至室温即得到多孔球形磷酸钙骨填充材料。
2.根据权利要求1所述多孔球形磷酸钙骨填充材料的制备方法，其特征在于所述磷酸钙
粉体或磷酸钙浆料的钙、磷原子摩尔比为(1.50～1.70)︰1。
3.根据权利要求1或2所述多孔球形磷酸钙骨填充材料的制备方法，其特征在于所述液
态粘结剂为聚乙烯醇溶液、聚乙二醇溶液、明胶溶液、甲基纤维素溶液、三乙醇胺溶液中的
一种，液态粘接剂的质量浓度为1％～10％。
4.根据权利要求1或2所述多孔球形磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖玉梅，李向锋，朱向东，樊渝江，张兴栋，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51