本發(fā)明屬于醫(yī)用材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：骨組織工程是將人體細胞種植到具有生物相容性的支架材料，細胞在支架上增殖、分化到一定程度后，重新植入骨缺損部位，隨著細胞的繼續(xù)增殖分化及支架材料的降解，形成新的具有與所缺損骨組織相同組織器官，是骨組織缺損治療技術(shù)研究的熱點。在骨組織工程中，骨支架是其骨組織體外培養(yǎng)的關(guān)鍵載體，骨支架中必須具備高度連通孔結(jié)構(gòu)及多孔結(jié)構(gòu)，能夠為骨細胞有粘附成長和增殖的提供生存空間，也存在與外界進行營養(yǎng)交換和物質(zhì)代謝的通道。對于骨支架材料還要求其具有良好的生物活性、良好的骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性、可降解性及匹配的力學(xué)性能。磷酸鈣是人體骨骼的主要無機成分，其具有良好的生物相容性、一定的生物學(xué)活性及骨傳導(dǎo)性，成為骨支架材料的基礎(chǔ)材料之一。然而，傳統(tǒng)的單相磷酸鈣結(jié)構(gòu)致密，不利于細胞生長和體內(nèi)降解，阻礙新骨組織形成，導(dǎo)致骨修復(fù)愈合效果較差。隨著人們對支架材料需求的不斷增加，對于支架材料的性能也提出了更高的要求。單一組分的磷酸鈣支架材料存在一些不足，通過與其他材料的配比復(fù)合而獲得復(fù)合支架材料，可在一定程度上改進單一支架材料上性能上的不足。技術(shù)實現(xiàn)要素：為此，本發(fā)明提供一種多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中以上技術(shù)不足。為此，本發(fā)明提供一種多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料，按重量份計，其由以下組分所制備：偏磷酸鈣40-65份、硅酸三鈣12-24份、納米羥基磷灰石5-11份、介孔玻璃粉7-14份、硅化鉭2-7份、氟磷酸鍶1-5份、假硅灰石3-8份、超高分子量聚乙烯纖維4-10份、聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）2-6份、氧化鋁1-4份、山崳酸甘油酯2-5份、微晶纖維素2-7份、檸檬酸1-5份。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，所述納米羥基磷灰石的尺寸為50-80nm。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，所述超高分子量聚乙烯纖維的分子量為450-600萬。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，所述介孔玻璃粉的成分及其重量百分數(shù)為：CaO11-26%、P2O53.8-6.5%、Yb2O34.3-7.6%、SrO1.5-3.9%，余量為SiO2，余量為SiO2；所述介孔玻璃粉的粒徑為0.1-2微米，介孔孔徑為2-15納米。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，按重量份計，其由以下組分所制備：偏磷酸鈣43-62份、硅酸三鈣14-21份、納米羥基磷灰石5.8-10份、介孔玻璃粉7.5-12份、硅化鉭2.4-6份、氟磷酸鍶1.8-4.3份、假硅灰石3.5-7份、超高分子量聚乙烯纖維4.8-9份、聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）2.3-5.5份、氧化鋁1.4-3.7份、山崳酸甘油酯2.2-4份、微晶纖維素2.8-6.3份、檸檬酸1.5-4份。為此，本發(fā)明提供一種多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料的制備方法，包括以下步驟：1）將偏磷酸鈣、硅酸三鈣、硅化鉭、假硅灰石、氧化鋁混合，加水球磨后過篩，然后與超高分子量聚乙烯纖維混合均勻后，置于燒結(jié)爐中高溫?zé)Y(jié)，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)體I；2）將微晶纖維素、山崳酸甘油酯和檸檬酸置于乙二醇和水的體積比為1:2的溶液中，混合均勻，再加入步驟1）中的燒結(jié)體I，置于反應(yīng)釜中，其反應(yīng)釜的填充率為50%，然后在160-180℃下反應(yīng)24-48小時，自然冷卻至室溫，取出，洗滌干燥，得到產(chǎn)物II；3）將納米羥基磷灰石、介孔玻璃粉、氟磷酸鍶和聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）置于水中，超聲分散均勻得到漿料，在負壓條件下，將步驟2）中的產(chǎn)物II浸泡于漿料中，取出干燥，反復(fù)浸泡3次，取出充分干燥，最后于1200-1400℃下保溫20-40分鐘，自然冷卻至室溫，即得多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中，所述步驟1）中高溫?zé)Y(jié)條件為：先于500-760℃下保溫30-60分鐘，然后在880-1050℃下保溫40-70分鐘。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供的復(fù)合支架材料結(jié)合了偏磷酸鈣、硅酸三鈣、納米羥基磷灰石和介孔玻璃粉等構(gòu)成多相復(fù)合支架材料，力學(xué)性能得到較大提升，其抗壓強度達21.2-28.5MPa，彈性模量達185-261MPa。此外，所制備的復(fù)合支架材料的孔隙率仍保持在38.2-40.5%，符合植入支架材料的性能要求。具體實施方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例1一種多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料，按重量份計，其由以下組分所制備：偏磷酸鈣40份、硅酸三鈣12份、納米羥基磷灰石5份、介孔玻璃粉7份、硅化鉭2份、氟磷酸鍶1份、假硅灰石3份、超高分子量聚乙烯纖維4份、聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）2份、氧化鋁1份、山崳酸甘油酯2份、微晶纖維素2份、檸檬酸1份。其中，所述納米羥基磷灰石的尺寸為50-80nm。所述超高分子量聚乙烯纖維的分子量為450-600萬。所述介孔玻璃粉的成分及其重量百分數(shù)為：CaO11%、P2O53.8%、Yb2O34.3%、SrO1.5%，余量為SiO2；所述介孔玻璃粉的粒徑為0.1-2微米，介孔孔徑為2-15納米。上述多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料的制備方法，包括以下步驟：1）將偏磷酸鈣、硅酸三鈣、硅化鉭、假硅灰石、氧化鋁混合，加水球磨后過篩，然后與超高分子量聚乙烯纖維混合均勻后，置于燒結(jié)爐中高溫?zé)Y(jié)，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)體I，其溫?zé)Y(jié)條件為：先于500℃下保溫30分鐘，然后在880℃下保溫40分鐘；2）將微晶纖維素、山崳酸甘油酯和檸檬酸置于乙二醇和水的體積比為1:2的溶液中，混合均勻，再加入步驟1）中的燒結(jié)體I，置于反應(yīng)釜中，其反應(yīng)釜的填充率為50%，然后在160℃下反應(yīng)24小時，自然冷卻至室溫，取出，洗滌干燥，得到產(chǎn)物II；3）將納米羥基磷灰石、介孔玻璃粉、氟磷酸鍶和聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）置于水中，超聲分散均勻得到漿料，在負壓條件下，將步驟2）中的產(chǎn)物II浸泡于漿料中，取出干燥，反復(fù)浸泡3次，取出充分干燥，最后于1200℃下保溫20分鐘，自然冷卻至室溫，即得多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料。實施例2一種多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料，按重量份計，其由以下組分所制備：偏磷酸鈣65份、硅酸三鈣24份、納米羥基磷灰石11份、介孔玻璃粉14份、硅化鉭7份、氟磷酸鍶5份、假硅灰石8份、超高分子量聚乙烯纖維10份、聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）6份、氧化鋁4份、山崳酸甘油酯5份、微晶纖維素7份、檸檬酸5份。其中，所述納米羥基磷灰石的尺寸為50-80nm。所述超高分子量聚乙烯纖維的分子量為450-600萬。所述介孔玻璃粉的成分及其重量百分數(shù)為：CaO26%、P2O56.5%、Yb2O37.6%、SrO3.9%，余量為SiO2；所述介孔玻璃粉的粒徑為0.1-2微米，介孔孔徑為2-15納米。上述多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料的制備方法，包括以下步驟：1）將偏磷酸鈣、硅酸三鈣、硅化鉭、假硅灰石、氧化鋁混合，加水球磨后過篩，然后與超高分子量聚乙烯纖維混合均勻后，置于燒結(jié)爐中高溫?zé)Y(jié)，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)體I，其溫?zé)Y(jié)條件為：先于760℃下保溫60分鐘，然后在1050℃下保溫70分鐘；2）將微晶纖維素、山崳酸甘油酯和檸檬酸置于乙二醇和水的體積比為1:2的溶液中，混合均勻，再加入步驟1）中的燒結(jié)體I，置于反應(yīng)釜中，其反應(yīng)釜的填充率為50%，然后在180℃下反應(yīng)48小時，自然冷卻至室溫，取出，洗滌干燥，得到產(chǎn)物II；3）將納米羥基磷灰石、介孔玻璃粉、氟磷酸鍶和聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）置于水中，超聲分散均勻得到漿料，在負壓條件下，將步驟2）中的產(chǎn)物II浸泡于漿料中，取出干燥，反復(fù)浸泡3次，取出充分干燥，最后于1400℃下保溫40分鐘，自然冷卻至室溫，即得多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料。實施例3一種多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料，按重量份計，其由以下組分所制備：偏磷酸鈣43份、硅酸三鈣14份、納米羥基磷灰石5.8份、介孔玻璃粉7.5份、硅化鉭2.4份、氟磷酸鍶1.8份、假硅灰石3.5份、超高分子量聚乙烯纖維4.8份、聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）2.3份、氧化鋁1.4份、山崳酸甘油酯2.2份、微晶纖維素2.8份、檸檬酸1.5份。其中，所述納米羥基磷灰石的尺寸為50-80nm。所述超高分子量聚乙烯纖維的分子量為450-600萬。所述介孔玻璃粉的成分及其重量百分數(shù)為：CaO15%、P2O54.7%、Yb2O35.6%、SrO2.8%，余量為SiO2；所述介孔玻璃粉的粒徑為0.1-2微米，介孔孔徑為2-15納米。上述多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料的制備方法，包括以下步驟：1）將偏磷酸鈣、硅酸三鈣、硅化鉭、假硅灰石、氧化鋁混合，加水球磨后過篩，然后與超高分子量聚乙烯纖維混合均勻后，置于燒結(jié)爐中高溫?zé)Y(jié)，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)體I，其溫?zé)Y(jié)條件為：先于580℃下保溫55分鐘，然后在950℃下保溫65分鐘；2）將微晶纖維素、山崳酸甘油酯和檸檬酸置于乙二醇和水的體積比為1:2的溶液中，混合均勻，再加入步驟1）中的燒結(jié)體I，置于反應(yīng)釜中，其反應(yīng)釜的填充率為50%，然后在175℃下反應(yīng)36小時，自然冷卻至室溫，取出，洗滌干燥，得到產(chǎn)物II；3）將納米羥基磷灰石、介孔玻璃粉、氟磷酸鍶和聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）置于水中，超聲分散均勻得到漿料，在負壓條件下，將步驟2）中的產(chǎn)物II浸泡于漿料中，取出干燥，反復(fù)浸泡3次，取出充分干燥，最后于1280℃下保溫25分鐘，自然冷卻至室溫，即得多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料。實施例4一種多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料，按重量份計，其由以下組分所制備：偏磷酸鈣62份、硅酸三21份、納米羥基磷灰石10份、介孔玻璃粉12份、硅化鉭6份、氟磷酸鍶4.3份、假硅灰石7份、超高分子量聚乙烯纖維9份、聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）5.5份、氧化鋁3.7份、山崳酸甘油酯4份、微晶纖維素6.3份、檸檬酸4份。其中，所述納米羥基磷灰石的尺寸為50-80nm。所述超高分子量聚乙烯纖維的分子量為450-600萬。所述介孔玻璃粉的成分及其重量百分數(shù)為：CaO18%、P2O55.2%、Yb2O36.1%、SrO2.4%，余量為SiO2；所述介孔玻璃粉的粒徑為0.1-2微米，介孔孔徑為2-15納米。上述多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料的制備方法，包括以下步驟：1）將偏磷酸鈣、硅酸三鈣、硅化鉭、假硅灰石、氧化鋁混合，加水球磨后過篩，然后與超高分子量聚乙烯纖維混合均勻后，置于燒結(jié)爐中高溫?zé)Y(jié)，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)體I，其溫?zé)Y(jié)條件為：先于640℃下保溫50分鐘，然后在950℃下保溫65分鐘；2）將微晶纖維素、山崳酸甘油酯和檸檬酸置于乙二醇和水的體積比為1:2的溶液中，混合均勻，再加入步驟1）中的燒結(jié)體I，置于反應(yīng)釜中，其反應(yīng)釜的填充率為50%，然后在175℃下反應(yīng)36小時，自然冷卻至室溫，取出，洗滌干燥，得到產(chǎn)物II；3）將納米羥基磷灰石、介孔玻璃粉、氟磷酸鍶和聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）置于水中，超聲分散均勻得到漿料，在負壓條件下，將步驟2）中的產(chǎn)物II浸泡于漿料中，取出干燥，反復(fù)浸泡3次，取出充分干燥，最后于1250℃下保溫35分鐘，自然冷卻至室溫，即得多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料。實施例5一種多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料，按重量份計，其由以下組分所制備：偏磷酸鈣52份、硅酸三鈣17份、納米羥基磷灰石7.4份、介孔玻璃粉11份、硅化鉭3.9份、氟磷酸鍶2.1份、假硅灰石4.6份、超高分子量聚乙烯纖維6.3份、聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）3.8份、氧化鋁2.4份、山崳酸甘油酯3.7份、微晶纖維素4.5份、檸檬酸2.3份。其中，所述納米羥基磷灰石的尺寸為50-80nm。所述超高分子量聚乙烯纖維的分子量為450-600萬。所述介孔玻璃粉的成分及其重量百分數(shù)為：CaO13.5%、P2O54.9%、Yb2O35.2%、SrO2.7%，余量為SiO2；所述介孔玻璃粉的粒徑為0.1-2微米，介孔孔徑為2-15納米。上述多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料的制備方法，包括以下步驟：1）將偏磷酸鈣、硅酸三鈣、硅化鉭、假硅灰石、氧化鋁混合，加水球磨后過篩，然后與超高分子量聚乙烯纖維混合均勻后，置于燒結(jié)爐中高溫?zé)Y(jié)，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)體I，其溫?zé)Y(jié)條件為：先于720℃下保溫55分鐘，然后在1020℃下保溫60分鐘；2）將微晶纖維素、山崳酸甘油酯和檸檬酸置于乙二醇和水的體積比為1:2的溶液中，混合均勻，再加入步驟1）中的燒結(jié)體I，置于反應(yīng)釜中，其反應(yīng)釜的填充率為50%，然后在172℃下反應(yīng)40小時，自然冷卻至室溫，取出，洗滌干燥，得到產(chǎn)物II；3）將納米羥基磷灰石、介孔玻璃粉、氟磷酸鍶和聚（羥基乙酸-L-賴氨酸-乳酸）置于水中，超聲分散均勻得到漿料，在負壓條件下，將步驟2）中的產(chǎn)物II浸泡于漿料中，取出干燥，反復(fù)浸泡3次，取出充分干燥，最后于1350℃下保溫35分鐘，自然冷卻至室溫，即得多相磷酸鈣基復(fù)合支架材料。對比例1本對比例與實施例1的區(qū)別之處為：不包含硅酸三鈣、假硅灰石和硅化鉭及其相關(guān)步驟。對比例2本對比例與實施例1的區(qū)別之處為：不包含納米羥基磷灰石、介孔玻璃粉和氟磷酸鍶及其相關(guān)步驟。產(chǎn)品性能測試對實施例1-5和對比例1和2所制備的復(fù)合支架材料進行相關(guān)性能測試，其測試結(jié)果為：實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5對比例1對比例2抗壓強度（MPa）21.222.623.926.328.512.511.8孔隙率（%）40.438.740.538.239.837.336.5彈性模量（MPa）185224198246261172165由以上測試結(jié)果可知，本發(fā)明提供的復(fù)合支架材料結(jié)合了偏磷酸鈣、硅酸三鈣、納米羥基磷灰石和介孔玻璃粉等構(gòu)成多相復(fù)合支架材料，力學(xué)性能得到較大提升，其抗壓強度達21.2-28.5MPa，彈性模量達185-261MPa，相比對比例1和2，兩者都得到較大幅度提升。此外，所制備的復(fù)合支架材料的孔隙率仍保持在38.2-40.5%，符合植入支架材料的性能要求。當前第1頁1 2 3