一種制備孔徑可控的雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備陶瓷支架的方法，具體涉及一種制備孔徑可控的雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架的方法，屬于生物醫(yī)用納米材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)了大量鈣磷系的陶瓷支架材料，如羥基磷灰石(hydroxyapatite, HA)、β -磷酸三I丐(β -tricalcium phosphate, β -TCP)等。I丐磷系陶瓷支架材料屬于生物活性材料，具有與人體骨結(jié)構(gòu)類似的化學(xué)成分和力學(xué)性質(zhì)，因此具有優(yōu)良的生物相容性，并且在植入人體內(nèi)后能逐步降解誘導(dǎo)成骨細(xì)胞的長入，加快自體骨的形成過程。隨著植入體的緩慢降解和自體骨的誘導(dǎo)長出，最終達(dá)到完全修復(fù)的目的。
[0003]納米HA具有極佳的生物相容性，并且作為植入物能在人體微環(huán)境下不斷析出Ca、P離子促進(jìn)自體骨的生長，達(dá)到植入物自體化的目的。同時，納米HA陶瓷支架材料能與人體自身結(jié)構(gòu)形成牢固的化學(xué)鍵合，保證其良好的結(jié)合強(qiáng)度不發(fā)生斷裂。但有研究表明，納米HA在作為植入物材料時的降解速率非常緩慢，即植入物的降解速率小于自體骨的生長，這樣極容易導(dǎo)致植入部分的骨組織過多，引發(fā)相關(guān)問題甚至造成二次手術(shù)的風(fēng)險。
[0004]納米β -TCP與納米HA同為鈣磷系生物陶瓷支架材料，本身具有良好的生物活性、生物相容性和降解性，并且其無毒無害，也是一種理想的骨修復(fù)及替代材料。并且，與納米HA相比，納米β -TCP的降解性能遠(yuǎn)優(yōu)于納米HA，即其能在人體微環(huán)境下迅速降解，達(dá)到植入體的自體化效果。納米β-TCP有納米HA所不能達(dá)到的良好的生物降解性，但同時，其機(jī)械強(qiáng)度則遠(yuǎn)不如納米HA陶瓷支架植入物。這極大的限制了納米β-TCP作為植入物的臨床應(yīng)用。
[0005]納米HA與納米β -TCP作為鈣磷系生物活性陶瓷支架在功能上能互相補充，最終達(dá)到臨床治療對生物陶瓷支架植入體的要求。因此納米HA與納米β-TCP復(fù)合材料是當(dāng)今研究者們廣泛研究的課題。最初研究者們考慮到力學(xué)性能的要求，致密的ΗΑ/ β -TCP陶瓷支架是相關(guān)研究的重點，致密的ΗΑ/β-TCP復(fù)合陶瓷支架具有高的力學(xué)性能，可以適應(yīng)人體內(nèi)各個部位骨缺損以及替代的承重等力學(xué)方面的要求。但是，體外及體內(nèi)臨床實驗發(fā)現(xiàn)，致密的ΗΑ/β -TCP復(fù)合陶瓷支架并不能在微環(huán)境下很好的降解，由于陶瓷支架內(nèi)部完全致密沒有孔洞，因此血液等體液無法滲入、血管無法延伸至陶瓷支架內(nèi)部、成骨細(xì)胞無法生長，即無法達(dá)到所希望的植入物自體化要求，并且由于此類復(fù)合陶瓷支架無法有效降解，臨床上會有二次手術(shù)的風(fēng)險，給病人帶來巨大的痛苦。
[0006]在此背景下，能夠誘導(dǎo)血管及成骨細(xì)胞等組織長入的多孔陶瓷支架逐漸走進(jìn)研究者的視野。研究表明，陶瓷支架的孔隙尺寸是植入體誘導(dǎo)骨長入數(shù)量和方式的決定因素之一。例如:當(dāng)植入體內(nèi)部孔徑在5?40 μ m時，纖維組織即可長入；孔徑在40?100 μ m時，能夠誘導(dǎo)非礦化的骨樣組織的延伸；孔徑在150?200 μπι左右時，骨組織的長入便沒有阻礙；孔徑為200?300 μm時，植入體內(nèi)的骨傳導(dǎo)即可初步形成；而當(dāng)植入體內(nèi)的孔徑在400 μ m左右，此時的植入體最有利于新骨的生長。不同的孔徑大小會對材料的生物學(xué)特性如細(xì)胞黏附、形態(tài)和取向等產(chǎn)生影響，因此針對實際的臨床應(yīng)用條件，需要可控制備相應(yīng)孔徑的雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架。但是，對于雙相鈣磷陶瓷支架孔徑的控制并沒有比較好的解決方法。
[0007]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種制備孔徑可控的雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種制備孔徑可控的雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架的方法。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種制備孔徑可控的雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架的方法，利用表面活性劑、造孔劑與發(fā)泡劑的共同作用，在一定溫度下發(fā)泡脫水，并高溫煅燒得到孔徑可控的多孔雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架。具體的技術(shù)方案如下:
[0010]—種制備孔徑可控的雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架的方法，包括以下步驟:
[0011 ] 步驟1，分別制備納米羥基磷灰石與納米β -磷酸三鈣粉體；
[0012]步驟2，將納米羥基磷灰石、納米β -磷酸三鈣粉體與表面活性劑及造孔劑均勻混合，研磨過篩得到混合粉體；
[0013]步驟3，將發(fā)泡劑配置成發(fā)泡劑溶液，再將發(fā)泡劑溶液滴入混合粉體中，攪拌得到粘稠狀漿料，室溫晾干得到陶瓷胚體；
[0014]步驟4，將陶瓷胚體發(fā)泡及脫水，再進(jìn)行燒結(jié)除去陶瓷胚體中的表面活性劑、造孔劑及發(fā)泡劑后，得到雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架。
[0015]優(yōu)選地，步驟1中，制備納米羥基磷灰石采用化學(xué)沉淀法、水熱法、溶膠凝膠法之中的一種；制備納米磷酸三鈣粉體采用化學(xué)沉淀法、水熱法、溶膠凝膠法之中的一種。制備納米羥基磷灰石和納米β-磷酸三鈣粉體使用的鈣源為氯化鈣、氫氧化鈣、硝酸鈣、氧化鈣或乙醇鈣之中的一種，使用的磷源為磷酸、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉、磷酸鈉或磷酸氫二銨之中的一種；制備納米羥基磷灰石與納米磷酸三鈣粉體的鈣磷比分別為1.67和
1.5。步驟1中，制備納米輕基磷灰石所需的pH為9?11，制備納米β -磷酸三1丐粉體所需的pH為8?10。
[0016]優(yōu)選地，步驟2中，混合粉體的總量為0.5?1.0g，其中納米羥基磷灰石與納米β -磷酸三鈣粉體的比例為2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3或8:2之中的一種。表面活性劑為十二烷基硫酸鈉或十二烷基磺酸鈉之中的一種，表面活性劑的使用量為0.3?1.0g ;造孔劑為聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯或聚苯乙烯之中的一種，造孔劑的使用量為0.1?0.4go研磨是指采用球磨或研缽進(jìn)行研磨；篩的篩網(wǎng)為50目、60目、80目或120目之中的一種。
[0017]優(yōu)選地，步驟3中，發(fā)泡劑溶液為碳酸氫錢水溶液或過氧化氫水溶液，發(fā)泡劑溶液的體積為0.5?3mL。室溫瞭干時間為10?lOOmin。
[0018]優(yōu)選地，步驟4中，發(fā)泡的溫度為30?50 °C，發(fā)泡的時間為30?120min ；脫水的溫度為70?95°C，脫水的時間為90?150min ;燒結(jié)的溫度為900?1200°C，升溫速率為2 ?10°C /min0
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:工藝簡單，實用性強(qiáng)，通過調(diào)節(jié)表面活性劑、造孔劑及發(fā)泡劑的使用量，制成的多孔雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架孔徑可控，分布均勻，便于生物醫(yī)學(xué)的實際應(yīng)用。
[0020]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體實例及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明。提供這些說明的目的僅在于幫助解釋本發(fā)明，不應(yīng)當(dāng)用來限制本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍。
【附圖說明】
[0021]圖1是納米羥基磷灰石粉體的TEM測試圖；
[0022]圖2是納米β -磷酸三鈣粉體的ΤΕΜ測試圖；
[0023]圖3至圖6是本發(fā)明所制得的不同孔徑大小(100?600 μm)的雙相鈣磷復(fù)合陶瓷支架的SEM測試圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。
[0025]實施例1
[0026]步驟1，使用硝酸鈣作為鈣源，磷酸二氫鈉作為磷源，鈣磷比為1.67和1.5，分別制備納米羥基磷灰石與納米β-磷酸三鈣粉體；
[0027]步驟2，將制備好的納米羥基磷灰石0.2g與納米β -磷酸三鈣粉體0.4g與0.5g十二