本發(fā)明涉及醫(yī)用材料領(lǐng)域，特別涉及一種可降解含鎂和鋅的磷灰石多孔復(fù)合生物支架。

背景技術(shù)：

骨移植是僅少于輸血的組織移植，骨替代材料的研究、開發(fā)是目前醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)之一。

構(gòu)成人骨骨礦有Ca、P、C、O、H、S、Fe、Mg、Cu、Si、Zn、Mn、Na、K等元素，在人骨礦化過程中這些元素存在廣泛的同質(zhì)替換行為，人骨具有復(fù)雜的組成及結(jié)構(gòu)。在骨組織工程支架或人工骨的設(shè)計(jì)過程中，關(guān)鍵要考慮人骨這種嚴(yán)重礦化組織的復(fù)雜組成及結(jié)構(gòu)；人骨不能被單一材料所提供的有限特性所完全替代，更為重要的是，支架還必須為骨組織的再生提供三維多孔微結(jié)構(gòu)以引導(dǎo)細(xì)胞的分化增殖，而且要能維持或較快取得足夠的力學(xué)強(qiáng)度來滿足被替代材料的力學(xué)要求。理想的骨移植替代材料或骨組織工程支架材料應(yīng)具有以下條件:1)具有良好的骨傳導(dǎo)性，材料具有孔徑理想的三維互通網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，盡可能高的孔隙率及比表面積2)具有骨誘導(dǎo)性即有良好的成骨活性；3)具有良好的生物相容性以及支持骨細(xì)胞生長和功能分化的表面化學(xué)性質(zhì)與微結(jié)構(gòu)；4)具有良好的生物降解性；5)材料中承擔(dān)骨傳導(dǎo)作用的部分必須有足夠的力學(xué)強(qiáng)度及承載能力；6)易加工等。

Johan等2010年在一篇綜述中把新西蘭臨床可得到的骨移植替代材料歸納為四類：1、單相鈣磷材料包括羥基磷灰石轉(zhuǎn)化生物陶瓷三種、合成羥基磷灰石水泥一種，β-磷酸三鈣人工陶瓷兩種；2、復(fù)合材料包括磷酸四鈣/磷酸氫鈣、62.5％α-磷酸三鈣/26.8％無水磷酸氫鈣/8.9％碳酸鈣/1.8％羥基磷灰石、60％羥基磷灰石/40％b-磷酸三鈣、73％b-磷酸三鈣/21％磷酸二氫鈣/5％磷酸氫鎂、磷酸四鈣/磷酸氫鈣/無定形磷酸鈣、α-磷酸三鈣/碳酸鈣/磷酸二氫鈣等配方的合成水泥6種，配方為80％磷酸三鈣/20％磷酸氫鈣的人工陶瓷一種；3、單相硫酸鈣制備的泥膏或顆粒共四種；4、含硅生物玻璃一種。磷灰石、硫酸鈣是目前臨床上最為常見的骨移植替代材料或構(gòu)成成分。目前臨床缺少理想的骨移植替代材料，主要表現(xiàn)在理想三維互通網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)、極大的孔隙率及比表面積、可降解性、骨傳導(dǎo)性、骨誘導(dǎo)性及力學(xué)強(qiáng)度等特性多不能兼而有之。

臨床已經(jīng)應(yīng)用的具有較為理想三維互通網(wǎng)孔微結(jié)構(gòu)的人工骨均為動(dòng)物材料轉(zhuǎn)化而來：其中兩個(gè)來源于牛松質(zhì)骨經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)工序制備的多孔羥基磷灰石陶瓷骨，特點(diǎn)是保留了牛松質(zhì)骨自然骨礦的三維互通網(wǎng)孔微結(jié)構(gòu)且成分接近人骨骨礦成分，具有良好的生物相容性、良好的骨傳導(dǎo)性及較好抗壓縮強(qiáng)度，因高溫?zé)Y(jié)程序而免卻異種骨免疫排斥反應(yīng)及病原體導(dǎo)入之可能，且易于加工。來自牛骨的多孔羥基磷灰石具有60-90％的良好孔隙率且牛骨資源豐富，其孔徑為390-1360μm，稍大于150-400μm的骨移植替代材料及骨組織工程支架的理想孔徑；具備1-20MPa的良好的抗壓縮強(qiáng)度；植入機(jī)體內(nèi)有利于骨修復(fù)細(xì)胞募集、血管的進(jìn)入、氧氣及組織液的交換，為骨修復(fù)細(xì)胞提供良好的生理活動(dòng)空間與黏附支持；其巨大的缺點(diǎn)是高溫?zé)Y(jié)牛松質(zhì)骨得到的骨礦—羥基磷灰石太過穩(wěn)定，在體內(nèi)降解太過慢長【無孔塊狀羥基磷灰石在體內(nèi)10年都不能完全降解】，在鈣磷類植骨材料中溶解度最低，降解速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與新骨形成速度匹配，亦不能持續(xù)釋放較高濃度鈣等成骨有益離子、因此缺乏良好的成骨活性，不利于骨的修復(fù)及改造。比較羥基磷灰石，鈣磷材料中其他鈣磷成分如磷酸三鈣、磷酸四鈣、磷酸氫鈣、磷酸二氫鈣、多聚磷酸氫鈣、焦磷酸鈣等具備較好的降解速度，而他們之間的降解速度差異亦較大，人們?yōu)樽非罅己玫慕到馑俣?，制備含這些成分的復(fù)相水泥。另外，磷酸鈣及其他生物基材料的生物活性因摻入生物活性離子可能被提高。已有的研究表明，這些生物活性離子能有效的刺激蛋白活性，促進(jìn)細(xì)胞生長和骨生長。如鋅可構(gòu)成和激活多種蛋白，刺激骨生長，而且還有抑制骨吸收的能力，臨床上磷酸鋅水泥在口腔科補(bǔ)牙時(shí)作為粘合劑已有應(yīng)用。人體約含有25g鎂，鎂在人體骨形成和所有生長過程、維護(hù)骨細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、骨代謝及重塑方面具有重要作用。低含鎂量的磷酸鎂鈣基骨水泥能夠顯著提高細(xì)胞的粘附能力。摻鎂磷酸鈣骨水泥因?yàn)榭纱龠M(jìn)植入材料與骨組織間界面生成成為日益受到重視的新型骨修復(fù)生物材料：摻鎂骨水泥較容易配制，新西蘭等西方國家已有73％b-磷酸三鈣/21％磷酸二氫鈣/5％磷酸氫鎂配方的骨水泥在臨床上應(yīng)用。復(fù)合配方含鎂的骨水泥具備降解性，可釋放鈣、磷、鎂等骨形成有益元素，移植后在機(jī)體內(nèi)能進(jìn)行降解、離子交換，也不具備三維互通網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)而阻礙修復(fù)細(xì)胞及血管早期深入移植物內(nèi)部，缺乏良好的骨傳導(dǎo)性的三維互通網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

我們前期嘗試將磷、鎂摻入煅燒牛松質(zhì)骨多孔骨礦支架，將煅燒牛松質(zhì)骨單質(zhì)的羥基磷灰石轉(zhuǎn)變?yōu)榭山到夂V復(fù)相磷灰石多孔陶瓷；我們現(xiàn)在嘗試進(jìn)一步整合它們的優(yōu)點(diǎn)，將磷、鋅、鎂等摻入煅燒牛骨多孔支架內(nèi)，將單質(zhì)的羥基磷灰石多孔支架轉(zhuǎn)變?yōu)橛辛己媒到馓匦缘暮V和鋅的磷灰石復(fù)合多孔生物陶瓷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有骨移植替代材料難以兼具良好三維互通網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度、可降解性及生物活性等問題，提供一種可降解含鎂和鋅的磷灰石多孔復(fù)合生物支架，將磷、鎂、鋅有效摻入具備自然骨礦復(fù)雜精妙的三維互通網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架中，將煅燒牛松質(zhì)單質(zhì)多孔羥基磷灰石轉(zhuǎn)化摻雜骨活性離子鎂和鋅的可降解多孔磷灰石生物陶瓷。本發(fā)明的含鎂和鋅的磷灰石多孔復(fù)合生物支架兼具良好三維互通網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)與骨傳導(dǎo)性、可降解性、較好機(jī)械強(qiáng)度，動(dòng)物骨缺損區(qū)移植實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其良好的生物相容性及良好的骨修復(fù)效果。該復(fù)合生物支架可能較多地滿足了骨移植替代材料或骨組織工程支架材料的理想的條件。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種可降解含鎂和鋅的磷灰石多孔復(fù)合生物支架，通過將牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架經(jīng)含有鎂源、鋅源及磷源的三元體系處理，取出干燥后，高溫煅燒而得。

X線粉末衍射分析該復(fù)合生物支架材料為含活性離子鎂和鋅的磷灰石多孔復(fù)合生物支架，材料成分如五氧化二磷-氧化鋅/磷酸鎂鈣、五氧化二磷-氧化鋅/磷酸鎂鈣/焦磷酸鈣、磷酸鎂鋅/磷酸鎂鈣、焦磷酸鋅/磷酸鎂鋅/羥基磷灰石、焦磷酸鋅/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、焦磷酸鋅/焦磷酸鎂/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、磷酸鎂鋅/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、磷酸鎂鋅/羥基磷灰石等。復(fù)合生物支架含有良好降解速度的含鎂、鋅磷灰石成分如磷酸三鎂鈣、焦磷酸鎂、磷酸鎂鋅、焦磷酸鋅、磷酸三鋅、五氧化二磷-氧化鋅等，部分材料還含有磷化合物中最慢溶降速度羥基磷灰石或有較好降解特性的焦磷酸鈣；復(fù)合生物支架材料可實(shí)現(xiàn)較好降解。我們通過改變復(fù)方配方中的反應(yīng)物質(zhì)量比及濃度、浸漬及水熱反應(yīng)時(shí)間、煅燒溫度及時(shí)間等靈活有效改變復(fù)合生物支架材料的組分及其質(zhì)量比，如在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)其他條件不變的情況下，隨著單位溶液中加磷量的增大，鈣磷比為1.67的羥基磷灰石逐漸向鋅磷、(鈣+鎂)磷、(鋅+鎂)磷比為1.5的磷酸三鋅、磷酸三鎂鈣、磷酸鎂鋅及鋅磷、鎂磷比為1的焦磷酸鋅、焦磷酸鎂轉(zhuǎn)變，因此我們能在其中遴選較好溶降特性的支架。復(fù)合生物支架材料的在模擬體液環(huán)境下多有較好溶降，有鈣、鎂、鋅離子持續(xù)釋放。該復(fù)合生物支架材料保留了牛自然骨骨礦精妙的三維互通網(wǎng)孔微結(jié)構(gòu)及其良好的機(jī)械強(qiáng)度。動(dòng)物骨松質(zhì)骨缺損區(qū)移植觀察到骨修復(fù)細(xì)胞在支架內(nèi)良好的黏附、增殖、分化、分泌骨基質(zhì)，在支架內(nèi)可見極早的血管形成，成骨過程類似生理狀態(tài)的膜內(nèi)成骨；觀察期未見明顯免疫排斥反應(yīng)及炎性反應(yīng)，提示復(fù)合生物支架材料具有良好的生物相容性，動(dòng)物骨缺損區(qū)移植有快而良好的骨修復(fù)。

作為優(yōu)選，所述將牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架經(jīng)含有鎂源、鋅源及磷源的三元體系處理具體工藝選擇以下方案之一：

方案一：將牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架先在鎂源-鋅源復(fù)合溶液中浸漬并蒸干后，再進(jìn)入磷源溶液中水熱反應(yīng)；

方案二：將牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架先在鋅源溶液中浸漬并蒸干后，再進(jìn)入鎂源-磷源復(fù)合溶液中水熱反應(yīng)。

作為優(yōu)選，所述水熱反應(yīng)采用恒溫水熱方式或微波水熱方式；恒溫水熱方式控制溫度60-70℃，時(shí)間36-72小時(shí)，微波水熱方式微波輸出功率500-700瓦，微波處理時(shí)間30-36分鐘。

作為優(yōu)選，方案一中，牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架與鎂源-鋅源復(fù)合溶液的料液比為10g：40-50mL，牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架與磷源溶液的料液比為10g：100-200mL。

作為優(yōu)選，方案二中，牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架與鋅源溶液的料液比為10g：40-50mL，牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架與鎂源-磷源復(fù)合溶液的料液比為10g：100-200mL。

作為優(yōu)選，所述高溫煅燒的參數(shù)為750-900℃煅燒2-9小時(shí)。

作為優(yōu)選，所述鎂源為硝酸鎂或磷酸氫鎂；所述鋅源為硝酸鋅；所述磷源為磷酸、磷酸與磷酸氫二銨的組合、磷酸與磷酸氫鎂的組合中的一種。

作為優(yōu)選，所述含有鎂源、鋅源及磷源的三元體系中鎂離子的終濃度為0.05-0.2mol/L，鋅離子的終濃度為0.1-0.8mol/L。

作為優(yōu)選，所述含有鎂源、鋅源及磷源的三元體系中磷酸終濃度為1.7-3.4wt％，由磷酸鹽提供的磷終濃度為0.05-0.4mol/L。磷酸鹽包括鎂源及磷源。

作為優(yōu)選，所述可降解含鎂和鋅的磷灰石多孔復(fù)合生物支架其材料組成為如下復(fù)合成分中的一種：五氧化二磷-氧化鋅/磷酸鎂鈣、五氧化二磷-氧化鋅/磷酸鎂鈣/焦磷酸鈣、磷酸鎂鋅/磷酸鎂鈣、焦磷酸鋅/磷酸鎂鋅/羥基磷灰石、焦磷酸鋅/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、焦磷酸鋅/焦磷酸鎂/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、磷酸鎂鋅/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、磷酸鎂鋅/羥基磷灰石。

作為優(yōu)選，所述可降解含鎂和鋅的磷灰石多孔復(fù)合生物支架中含鎂成分和含鋅成分之和占多孔復(fù)合生物支架總質(zhì)量的26-100％。所述可降解含鎂和鋅的磷灰石多孔復(fù)合生物支架中，含鎂、鋅成分為具有較好降解特性的磷酸三鎂鈣、焦磷酸鎂、磷酸鎂鋅、焦磷酸鋅、磷酸三鋅、五氧化二磷-氧化鋅等，含鎂和鋅的成分占磷灰石復(fù)合支架的質(zhì)量百分比為26-100％，部分復(fù)合支架含有羥基磷灰石或焦磷酸鈣。

作為優(yōu)選，所述可降解含鎂和鋅的磷灰石多孔復(fù)合生物支架保持了牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架的三維互通網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)及機(jī)械強(qiáng)度，孔隙率70-85％，孔徑400-1400μm。

作為優(yōu)選，所述牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架的制備方法為：

(1)將牛松質(zhì)骨切割成厚0.5-2cm的骨條或骨塊得原料骨；

(2)原料骨置于蒸餾水內(nèi)在高壓鍋內(nèi)蒸煮40-60min，然后用40-60℃飲用水清洗干凈，重復(fù)本步驟4-6次；

(3)將步驟(2)處理后的原料骨在恒溫烘箱內(nèi)80-120℃干燥12-24小時(shí)，然后置于煅燒爐內(nèi)，900-1200℃煅燒8-12小時(shí)，冷卻后得牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明可穩(wěn)定有效地將磷、鎂、鋅摻入煅燒牛松質(zhì)骨多孔骨礦支架，將煅燒牛松質(zhì)骨多孔羥基磷灰石單質(zhì)支架轉(zhuǎn)化為組分及質(zhì)量比變化豐富的可降解摻鎂和鋅的磷灰石復(fù)合支架如五氧化二磷-氧化鋅/磷酸鎂鈣、五氧化二磷-氧化鋅/磷酸鎂鈣/焦磷酸鈣、磷酸鎂鋅/磷酸鎂鈣、焦磷酸鋅/磷酸鎂鋅/羥基磷灰石、焦磷酸鋅/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、焦磷酸鋅/焦磷酸鎂/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、磷酸鎂鋅/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、磷酸鎂鋅/羥基磷灰石等。本支架材料含鎂、鋅成分為具有較好降解特性的磷酸三鎂鈣、焦磷酸鎂、磷酸鎂鋅、焦磷酸鋅、磷酸三鋅、五氧化二磷-氧化鋅等，含鎂和鋅成分占磷灰石復(fù)合支架的質(zhì)量百分比為27-100％，部分復(fù)合支架含有羥基磷灰石或焦磷酸鈣。

復(fù)合生物支架材料保持了自然骨骨礦三維互通網(wǎng)孔微結(jié)構(gòu)及其較好的機(jī)械強(qiáng)度，孔隙率70-85％，孔徑400-1400μm。由于主要組分有較好的降解速度，復(fù)合材料可降解；材料在模擬體液中有較好溶降速度，溶降后仍可保持良好的機(jī)械強(qiáng)度及網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，電鏡下可見含鎂、鋅磷灰石復(fù)合支架的溶降與重新沉積。本發(fā)明的煅燒牛松質(zhì)骨骨礦轉(zhuǎn)化含鎂和鋅的磷灰石復(fù)合支架材料在動(dòng)物松質(zhì)骨骨缺損區(qū)移植時(shí)，可見修復(fù)細(xì)胞良好的募集、黏附、增殖分化、分泌基質(zhì)及快速的血管網(wǎng)形成，材料可實(shí)現(xiàn)類似生理狀態(tài)的膜內(nèi)成骨，可能提示材料良好的骨傳導(dǎo)性及生物活性；觀察過程中未發(fā)現(xiàn)免疫排斥反應(yīng)及明顯的炎癥，提示煅燒牛松質(zhì)骨骨礦轉(zhuǎn)化摻鎂和鋅的磷灰石復(fù)合支架具備良好的生物相容性。

總之，煅燒牛松質(zhì)骨骨礦轉(zhuǎn)化含鎂和鋅的磷灰石多孔復(fù)合支架材料兼具良好三維互通網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)與骨傳導(dǎo)性、可降解性、較好機(jī)械強(qiáng)度。動(dòng)物骨缺損區(qū)移植具有良好的生物相容性及骨修復(fù)效果。該復(fù)合生物支架可能更多地滿足了骨移植替代材料或骨組織工程支架材料的理想的條件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明產(chǎn)品的一種的掃描電鏡圖。

圖2是本發(fā)明產(chǎn)品在模擬體液溶降實(shí)驗(yàn)早期鈣值(n＝3，人血清鈣離子參考值2-2.67mmol/l)。

圖3本發(fā)明產(chǎn)品的一種模擬體液溶降實(shí)驗(yàn)后材料的掃描電鏡圖。

圖4是本發(fā)明產(chǎn)品的一種移植實(shí)驗(yàn)早期組織學(xué)圖示。

圖5是本發(fā)明產(chǎn)品的另一種移植實(shí)驗(yàn)早期組織學(xué)圖示。

圖6是本發(fā)明產(chǎn)品的一種移植實(shí)驗(yàn)后期期組織學(xué)圖示。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。

本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的。下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。

牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架的制備：

(1)將牛松質(zhì)骨(牛股骨髁松質(zhì)骨)切割成厚0.5-2cm的骨條得原料骨；

(2)原料骨置于蒸餾水內(nèi)在高壓鍋內(nèi)蒸煮40-50分鐘，然后用50-60℃水清洗干凈，重復(fù)本步驟5-6次；

(3)將步驟(2)處理后的原料骨在恒溫烘箱內(nèi)80℃干燥24小時(shí)，然后置于煅燒爐內(nèi)，900-1100℃(升溫速率10℃/分鐘)煅燒10-1小時(shí)，隨爐冷卻后得牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架。

總實(shí)施方案1：

A：配料：磷源為磷酸和磷酸氫二銨；鎂源為硝酸鎂；鋅源為硝酸鋅。

復(fù)合溶液中：磷酸終濃度1.7-3.4wt％，由磷酸氫二銨提供的磷終濃度為0.1-0.4mol/L，鎂離子終濃度為0.05-0.2mol/L；鋅離子終濃度為0.2-0.8mol/L。

B：稱取硝酸鎂、硝酸鋅先配制硝酸鎂、硝酸鋅溶液，牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架與鎂源-鋅源復(fù)合溶液的固液比為10g：40-50毫升；將牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架浸入鎂源-鋅源復(fù)合溶液中，浸漬15-30分鐘后微波干燥：微波輸出功率300-500w，時(shí)間15-24分鐘。

C：按牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架與磷源溶液的固液比為10g：100毫升配制磷源溶液，將步驟B處理后的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架沉浸浸漬及水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)采取恒溫水熱反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度60-70℃，反應(yīng)時(shí)間為36-72小時(shí)。

D：取出多孔支架恒溫烘箱內(nèi)80-90℃干燥產(chǎn)20-48小時(shí)。

E：將步驟D處理后的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架在置于煅燒爐內(nèi)，750-900℃(升溫速率2.5℃/分鐘)煅燒2-9小時(shí)，隨爐冷卻后得轉(zhuǎn)化生物支架。

總實(shí)施方案2

A：配料：磷源為磷酸和磷酸氫鎂；鎂源為磷酸氫鎂；鋅源為硝酸鋅。

復(fù)合溶液中：磷酸終濃度1.7-3.4wt％，由磷酸氫鎂提供的磷終濃度為0.05-0.1mol/L，鎂離子終濃度為0.05-0.1mol/L；鋅離子終濃度為0.1-0.2mol/L。

B：稱取硝酸鋅先配制硝酸鋅溶液，牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架與硝酸鋅溶液的固液比為10g：40-50毫升；將牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架硝酸鋅溶液中，浸漬15-30分鐘后微波干燥：微波輸出功率300-700w，時(shí)間15-24分鐘。

C：按牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架與鎂源-磷源復(fù)合溶液的固液比為10g：100-200毫升配制鎂源-磷源復(fù)合溶液，將步驟B處理后的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架沉浸浸漬及水熱反應(yīng)，水熱反應(yīng)微波條件下完成：微波輸出功率500-700w，時(shí)間20-36分鐘。

D：取出多孔支架恒溫烘箱內(nèi)80-90℃干燥產(chǎn)28小時(shí)。

E：將步驟D處理后的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架在置于煅燒爐內(nèi)，750-900℃(升溫速率2.5℃/分鐘)煅燒2-9小時(shí)，隨爐冷卻后得轉(zhuǎn)化生物支架。

每一樣品進(jìn)行大體觀察進(jìn)行X射線粉末衍射(Xray diffraction,XRD)分析；選擇部分樣品進(jìn)行用掃描電鏡進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)觀察；進(jìn)行模擬體液溶降實(shí)驗(yàn)、骨缺損修復(fù)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等。大體觀察觀察材料的大體形態(tài)、強(qiáng)度等，部分樣品用INSTRON—5566測試壓縮強(qiáng)度。模擬體液溶降實(shí)驗(yàn)用醫(yī)用氯化鈉注射液作為模擬體液，檢測材料與模擬體液的固液質(zhì)量體積比為2克：100毫升，置入有蓋燒杯內(nèi)，在37℃恒溫條件下進(jìn)行模擬體液溶降實(shí)驗(yàn)，溶降實(shí)驗(yàn)時(shí)30天，每隔3天用AU5800全自動(dòng)生化分析儀檢測模擬體液內(nèi)鈣、磷、鎂離子測定；用國產(chǎn)電子天平測定溶降實(shí)驗(yàn)30天后樣品的質(zhì)量并計(jì)算降解率；進(jìn)行溶降實(shí)驗(yàn)開始前、結(jié)束時(shí)材料的XRD分析與掃描電鏡觀察等。動(dòng)物骨缺損修復(fù)試驗(yàn)選擇8只健康新西蘭白兔，在兔股骨髁造成直徑8mm的骨缺損，采用多孔復(fù)合生物材料進(jìn)行骨缺損修復(fù)，術(shù)后1、2、4、12周處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，進(jìn)行骨缺損修復(fù)的組織學(xué)檢查。

實(shí)施例1

512102

按水熱反應(yīng)溶液量配制0.1mol/L硝酸鋅、1.7w％磷酸、0.1mol/L磷酸氫鎂的量取硝酸鋅2.69克、磷酸氫鎂1.72克、磷酸2毫升；先用硝酸鋅1.35克配制硝酸鋅溶液50毫升，取牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架10克沉浸其中，用微波干燥之；用磷酸氫鎂1.74克、磷酸2毫升1.7w％磷酸、1.72磷酸氫鎂混合溶液100毫升，取牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架沉浸其中進(jìn)行微波水熱反應(yīng)：微波輸出功率500瓦，時(shí)間30分鐘，加微波輸出功率700瓦，時(shí)間6分鐘，90℃干燥28小時(shí)后重14.59克；每分鐘升溫2.5℃至900℃，維持5小時(shí)后隨爐降至室溫得512102E；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持9小時(shí)后隨爐降至室溫得512102K；

512102E

Zn(P₄O₁₁) 7.68％

Ca_2.589Mg_0.411(PO₄)₂ 92.32％；

512102K

(Zn_0.4Mg_0.6)₃(PO₄)₂ 7.02％

Ca_2.589Mg_0.411(PO₄)₂ 92.98％。

實(shí)施例2

512103

按水熱反應(yīng)溶液量配制0.2mol/L硝酸鋅、1.7w％磷酸、0.1mol/L的量取硝酸鋅5.38克、磷酸氫鎂0.87克、磷酸2毫升，先用硝酸鋅2.69克配制硝酸鋅溶液，取牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架10克沉浸其中，用微波干燥之；用磷酸氫鎂0.87克，磷酸2毫升配制1.7w％磷酸，0.05mol磷酸氫鎂混合溶液100毫升，牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架10克沉浸其中，微波水熱反應(yīng)：微波輸出功率500瓦，時(shí)間30分鐘，加微波輸出功率700瓦，時(shí)間6分鐘，90℃干燥28小時(shí)后重15.08克；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持5小時(shí)后隨爐降至室溫得512103A；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持9小時(shí)后隨爐降至室溫得512103K；

512103A

Zn(P₄O₁₁) 12.39％

Ca_2.589Mg_0.411(PO₄)₂ 24.63％

Ca₂(P₂O₇) 62.98％；

512103K

(Zn_0.4Mg_0.6)₃(PO₄)₂ 18.22％

Ca_2.589Mg_0.411(PO₄)₂ 46.15％

Ca_2.89Mg_0.11(PO₄)₂ 35.63％。

實(shí)施例3

512105

按水熱反應(yīng)溶液量配制0.1mol/L硝酸鋅、1.7w％磷酸、0.1mol/L磷酸氫鎂的量取硝酸鋅5.38克、磷酸氫鎂3.44克、磷酸4毫升；先用硝酸鋅2.69克配制硝酸鋅溶液50毫升，取牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架10克沉浸其中，用微波干燥之；用磷酸氫鎂3.44克、磷酸4毫升1.7w％磷酸、0.1mol/L磷酸氫鎂混合溶液200毫升，取牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架沉浸其中進(jìn)行微波水熱反應(yīng)：微波輸出功率700瓦，時(shí)間20分鐘，加微波輸出功率500瓦，時(shí)間10分鐘，90℃干燥28小時(shí)后重14.59克；每分鐘升溫2.5℃至900℃，維持5小時(shí)后隨爐降至室溫得512105E；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持9小時(shí)后隨爐降至室溫得512105K；

512105E

Zn(P₄O₁₁) 11.07％

Ca_2.589Mg_0.411(PO₄)₂ 88.93％；

512105K

(Zn_0.4Mg_0.6)₃(PO₄)₂ 10.72％

Ca_2.589Mg_0.411(PO₄)₂ 89.28％。

實(shí)施例4

602125

按水熱反應(yīng)溶液量配制濃度為0.2mol/L硝酸鎂、0.8mol/L硝酸鋅、3.4w％磷酸、0.4mol/L磷酸氫二銨的量取硝酸鎂2.56、硝酸鋅11.9克、硝酸鎂2.56克、磷酸2毫升；先用硝酸鎂2.56、硝酸鋅11.9克配制鎂、鋅復(fù)合溶液20毫升，取牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架5克沉浸其中，用微波干燥之；用磷酸2毫升、磷酸氫二銨2.64克配制復(fù)合溶液50毫升，將牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架投入其中70℃反應(yīng)36小時(shí)，取出后70℃干燥30小時(shí)重9.93克；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持6小時(shí)后隨爐降至室溫得602125E；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持9小時(shí)后隨爐降至室溫得602125K；

602125E

Zn₂P₂O₇ 12.4％

(Zn_0.73Mg_0.27)₃(PO₄)₂ 40.9％

Ca_9.04(P O₄)₆(O H)_1.68 46.7％；

602125K

Zn₂P₂O₇ 16.2％

(Zn_0.73Mg_0.27)₃(PO₄)₂ 36.7％

Ca_10.042(P O₄)_5.952(O H)_2.292 47.1％。

實(shí)施例5

602126

按水熱反應(yīng)溶液量配制濃度為0.2mol/L硝酸鎂、0.5mol/L硝酸鋅、3.4w％磷酸、0.4mol/L磷酸氫二銨的量取硝酸鎂1.28克、硝酸鋅7.44克、磷酸2毫升、磷酸氫二銨2.64克；先用硝酸鎂1.28克、硝酸鋅7.44克配制鎂源-鋅源復(fù)合溶液20毫升，用孔隙率約85％的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架5克在30℃吸附半小時(shí)，微波干燥；用磷酸2毫升、磷酸氫二銨2.64克配制復(fù)合溶液50毫升，將浸漬鎂、鋅的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架沉浸其中，70℃反應(yīng)36小時(shí)，取出后70℃干燥30小時(shí)重8.31克；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持9小時(shí)后隨爐降至室溫得602126K；

602126K

Zn₂P₂O₇ 19.5％

Ca_2.71Mg_0.29(P O₄)₂ 5.83％

Ca_10.042(P O₄)_5.952(O H)_2.292 73.0％。

實(shí)施例6

605094

按水熱反應(yīng)溶液量配制濃度為硝酸鎂0.1mol/L、0.2mol/L六水硝酸鋅、2.55w％磷酸、0.4mol/L磷酸氫二銨的量取硝酸鎂1.28克、硝酸鋅2.97克、磷酸1.5毫升、磷酸氫二銨2.64克；先取硝酸鎂1.28克、硝酸鋅2.97克配制鎂源-鋅源復(fù)合溶液20毫升，用孔隙率約85％的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架5克在30℃吸附半小時(shí)，微波干燥；取硫酸5毫升、磷酸1.5毫升、磷酸氫二銨2.64克配制復(fù)合溶液50毫升，將浸漬鎂、鋅的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架投入其中，恒溫70℃反應(yīng)60小時(shí)，取出后90℃干燥20小時(shí)重10.14克；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持2小時(shí)后隨爐降至室溫得605094；605094

Zn₂P₂O₇ 24.3％；

Ca_2.71Mg_0.29(P O₄)₂ 35.2％；

Ca₅(PO₄)₃(OH) 40.5％。

實(shí)施例7

605096

按水熱反應(yīng)溶液量配制濃度為硝酸鎂0.05mol/L、0.1mol/L硝酸鋅、2.55w％磷酸、0.2mol/L磷酸氫二銨的量取硝酸鎂0.64克、硝酸鋅1.49克、磷酸1.5毫升、磷酸氫二銨1.32克；用硝酸鎂0.64克、硝酸鋅1.49克配制鎂源-鋅源復(fù)合溶液20毫升，用孔隙率約85％的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架5克沉浸其中，微波干燥；取磷酸1.5毫升、磷酸氫二銨1.32克配制復(fù)合溶液50毫升，將浸漬過鎂、鋅離子的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架投入其中70℃反應(yīng)60小時(shí)，取出后90℃干燥20小時(shí)重6.06克；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持2小時(shí)后隨爐降至室溫得605096；

605096

Zn₂P₂O₇ 7.4％

Ca_2.71Mg_0.29(P O₄)₂ 35.0％；

Ca₅(PO₄)₃(OH) 57.6％。

實(shí)施例8

604151

按水熱反應(yīng)溶液量配制濃度為硝酸鎂0.2mol/L、0.8mol/L硝酸鋅、3.4w％磷酸、0.4mol/L磷酸氫二銨的量取硝酸鎂2.56克、硝酸鋅11.9克、磷酸2毫升、磷酸氫二銨2.64克；

先取硝酸鎂2.56克、硝酸鋅11.9配制鎂源-鋅源復(fù)合溶液20毫升，用孔隙率約85％的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架5克沉浸其中，微波干燥程序；取磷酸2毫升、磷酸氫二銨2.64克配制復(fù)合磷溶液50毫升，將浸漬鎂、鋅離子的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架投入其中，70℃反應(yīng)60小時(shí)，取出后70℃干燥48小時(shí)重；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持2小時(shí)后隨爐降至室溫得604151A；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持6小時(shí)后隨爐降至室溫得604151E；

604151A

(Zn_0.73Mg_0.27)₃(PO₄)₂ 42.8％

Ca_2.71Mg_0.29(P O₄)₂ 16.4％

Ca_10.042(P O₄)_5.952(O H)_2.292 46.8％。

實(shí)施例9

604152

按水熱反應(yīng)溶液量配制濃度為硝酸鎂0.1mol/L、0.6mol/L六水硝酸鋅、3.4w％磷酸、0.4mol/L磷酸氫二銨的量取硝酸鎂1.28克、硝酸鋅8.93、磷酸2毫升、磷酸氫二銨2.64克；

先取硝酸鎂1.28克、硝酸鋅8.93克配制鎂源-鋅源復(fù)合溶液20毫升，用孔隙率約85％的牛煅燒松質(zhì)骨骨礦多孔支架5克沉浸其中，微波干燥；取磷酸2毫升、磷酸氫二銨2.64克配制復(fù)合含磷溶液50毫升，恒溫70℃反應(yīng)60小時(shí)，取出后70℃干燥48小時(shí)重；每分鐘升溫2.5℃至750℃，維持2小時(shí)后隨爐降至室溫得604152A；

604152A

(Zn_0.73Mg_0.27)₃(PO₄)₂ 52.1％

Ca_9.74(PO₄)₆(OH)_2.08 47.9％。

檢測結(jié)果：

材料大體觀察、強(qiáng)度測定、XRD成分分析及掃描電鏡觀察

各種產(chǎn)品完好保持牛松質(zhì)骨的預(yù)制形態(tài)，無碎裂、崩塌或粉末化等，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度；10×10×10mm的1-5號標(biāo)本用INSTRON—5566松質(zhì)骨測試壓縮強(qiáng)度見表1。X線衍射(XRD)檢測證實(shí)煅燒牛松質(zhì)骨骨礦經(jīng)沉浸鎂、鋅及磷源溶液中的水熱反應(yīng)，干燥后經(jīng)煅燒可轉(zhuǎn)化為摻鎂和鋅可降解磷灰石多孔復(fù)合生物支架材料如五氧化二磷-氧化鋅/磷酸鎂鈣、五氧化二磷-氧化鋅/磷酸鎂鈣/焦磷酸鈣、磷酸鎂鋅/磷酸鎂鈣、焦磷酸鋅/磷酸鎂鋅/羥基磷灰石、焦磷酸鋅/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、焦磷酸鋅/焦磷酸鎂/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、磷酸鎂鋅/磷酸鎂鈣/羥基磷灰石、磷酸鎂鋅/羥基磷灰石等。本支架材料含鎂、鋅成分為具有較好降解特性的磷酸三鎂鈣、焦磷酸鎂、磷酸鎂鋅、焦磷酸鋅、磷酸三鋅、五氧化二磷-氧化鋅等，含鎂和鋅成分占磷灰石復(fù)合支架的質(zhì)量百分比為26-100％，部分復(fù)合支架含有羥基磷灰石或焦磷酸鈣。

電鏡掃描發(fā)現(xiàn)(參照圖1)，產(chǎn)品保持了牛松質(zhì)骨自然骨骨礦的三維互通網(wǎng)孔微結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)，微孔直徑400-1400μm。

表1壓縮強(qiáng)度

2、材料的體外溶降實(shí)驗(yàn)

模擬體液溶降實(shí)驗(yàn)用醫(yī)用氯化鈉注射作為模擬體液，檢測材料與模擬體液的固液質(zhì)量體積比為1-2克：100毫升，置入有蓋燒杯內(nèi)，在37℃恒溫條件下進(jìn)行模擬體液溶降實(shí)驗(yàn)，溶降實(shí)驗(yàn)時(shí)間4周，用AU5800全自動(dòng)生化分析儀檢測模擬體液內(nèi)鈣、磷、鎂等離子測定，用國產(chǎn)電子天平測定4周時(shí)材料的質(zhì)量并計(jì)算降解率；進(jìn)行溶降實(shí)驗(yàn)開始前、結(jié)束時(shí)材料的XRD分析與掃描電鏡觀察等。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)材料有較好的降解率(表2)，模擬體液實(shí)驗(yàn)的早期(半月內(nèi))多數(shù)樣品模擬體液中有較高的鈣離子濃度即接近人血清正常參考值(2-2.67mmol/l)(圖2)；亦有活性離子鎂、鋅釋放。溶降實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)支架網(wǎng)孔變大、機(jī)械強(qiáng)度良好(表3)。模擬體液實(shí)驗(yàn)材料的XRD分析發(fā)現(xiàn)，材料的成分及質(zhì)量比隨時(shí)間變化而發(fā)生變化，含鎂、鋅磷磷灰石成分等逐漸減少或消失、支架材料漸變?yōu)榱u基磷灰石。掃描電鏡可發(fā)現(xiàn)材料的溶降及礦物成分的重新沉積(圖3)。

表2材料在模擬體液內(nèi)浸泡4周的降解率(n＝3)

表3溶降實(shí)驗(yàn)后壓縮強(qiáng)度

3、動(dòng)物骨缺損修復(fù)試驗(yàn)

多孔復(fù)合生物材料組的移植早期(1周)即可見細(xì)胞、血管進(jìn)入支架的整個(gè)空間，可見修復(fù)細(xì)胞增殖、分化、分泌骨基質(zhì)(圖4)；兩周即有骨小梁形成，新生骨組織與支架有完美的結(jié)合(圖5)。多孔復(fù)合生物材料組的移植早期(12周)有板層新骨形成(圖6)觀察過程中未發(fā)現(xiàn)免疫排斥反應(yīng)及明顯的炎癥，材料具備良好的生物相容性。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。