致密多晶羟基磷灰石微粒的制作方法

摘要

致密多晶羟基磷灰石微粒的制作方法，由化学合成羟基磷灰石，经陈化、清洗和抽滤后，将湿料挤注成细条，截成颗粒状，滚磨后进行烧结。本方法工序少，所需设备简单，易于操作，能制得形状规则的微粒，成本较低。产品为纯羟基磷灰石成分，单一的六方结构，致密度与强度都较高。无毒、无刺激，细胞毒性为0级，不溶血，生物相容性好。临床用作增高萎缩的牙槽脊，修复牙槽骨缺损及颌骨空腔的骨填充材料。

说明书

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本发明涉及作为人工骨材料，特别是作为人工颌骨材料的致密多晶羟基磷灰石微粒的制作方法。

羟基磷灰石〔Ca₁₀（PO₄）₆（OH）₂，Hydroxylapatite，HA〕是一种磷酸钙材料，其化学成分、晶体结构、物化性能都与人的正常骨的无机物相似。以羟基磷灰石作为人工骨材料，具有极好的生物相容性，无毒，无刺激，植入人体内，不仅起作骨支架作用，并有诱导新骨生成的能力，与周围骨组织形成骨性结合，是一种理想的人工骨材料。高致密度的羟基磷灰石是不被吸收的，也能防止骨质吸收，提高材料的致密度及强度能得到很好的医疗效果。致密羟基磷灰石微粒状材料主要用于口腔颌面外科，作为增高萎缩的牙槽脊，修复牙槽骨缺损及颌骨空腔的骨填充材料。为了减少材料外形引起软组织的炎症反应，羟基磷灰石微粒应具有园滑的表面及规则的外形。羟基磷灰石微粒的制作，目前都是采用传统的陶瓷工艺方法，其工序是化学合成羟基磷灰石→清洗→抽滤→烘干→粉碎制粉→添加赋形剂→高压压制→排塑→高温烧结，若要制成粒度为几十目的微粒，在高温烧结后，还需要进行捣碎，滚磨加工成微粒，然后筛分成品。这种方法工序较多，工艺复杂，需要复杂的大型设备，生产成本较高，例如美国生产的羟基磷灰石微粒，其商品名称为Calcitite>3）₂的碱性溶液与（NH₄）₂HPO₄的碱性溶液进行合成反应，得到羟基磷灰石沉淀，经陈化处理、离心清洗和抽滤，再将抽滤后的滤饼在90℃温度下烘干，然后在1000-1200℃温度范围进行烧结。这种方法制得的羟基磷灰石材料无微孔，其致密度和强度都较高。但由于在烘干及烧结过程中材料发生收缩和碎裂，得到的是羟基磷灰石碎块，仅可作理化分析用，不能作为颌面外科医疗使用的材料。

本发明的目的是提出一种制作致密多晶羟基磷灰石微粒的新方法，这种方法所需工序少，设备简单，易于操作，能够制得形状规则的微粒，并能降低成本。

本发明的要点是按照化学反应方程式：10Ca（NO₃）₂+6（NH）₂HPO₄+8NH₄OH+H₂O＝Ca₁₀（PO₄）₆（OH）₂+20NH₄NO₃+7H₂O，用去离子水分别配制Ca（NO₃）₂及（NH₄）₂HPO₄的稀溶液，加NH₄OH将溶液分别调整到强碱性，在快速搅拌下，将（NH₄）₂HPO₄溶液缓慢地滴入Ca（NO₃）₂溶液中进行合成反应。经陈化处理、离心清洗，得到乳白色的羟基磷灰石胶状沉淀。然后抽滤排水，在湿料状态下挤注成型为细条，待干后截断成颗粒，再进行滚磨倒去棱角，得到外形园滑的颗粒物，它是羟基磷灰石微晶的聚集体。将这些小颗粒在1000℃-1200℃高温中烧结，使其聚集再结晶，就成为高致密度的多晶羟基磷灰石微粒。

由于园柱形的羟基磷灰石微粒引起软组织的炎症最小，因此在挤注成型时可挤注成园形细条，这样制成的羟基磷灰石微粒为园柱形微粒。

下面结合制作园柱形致密多晶羟基磷灰石微粒来详细描述本发明的工艺过程。

以制作160克的园柱形致密多晶羟基磷灰石微粒为例：称量（NH₄）₂HPO₄214.2克，溶入4000毫升去离子水中，加浓NH₄OH2300毫升，测得PH≈12，加去离子水到9700毫升。称量Ca（NO₃）₂638.4克溶入2400毫升去离子水中，加浓NH₄OH100毫升，测得PH≈12，加去离子水到4800毫升。在搅拌器快速搅拌下，将（NH₄）₂HPO₄溶液用约2小时时间缓慢地滴入Ca（NO₃）₂中，将合成的溶液连续搅拌24小时以上作陈化处理，再用离心机进行离心清洗，离心机转速可为2500转/分，离心约10分钟后取出胶状沉淀物加去离子水搅拌均匀，再进行下一次离心清洗，直到离心分离的上层水的PH值为PH≈7为止。为了避免制出的颗粒中含有气泡，可将离心后的沉淀物加去离子水稀释，并搅拌均匀，置于真空干燥箱中，在600mmHg-760mmHg负压下进行去气处理。然后倒入垫有滤纸的布氏漏斗中进行抽滤排水，抽滤到可以造型的干湿程度，例如到达含水量为羟基磷灰石∶水＝1∶3时，再装入带有小园孔的有机玻璃模具中（如果需要产品的颗粒度为20-40目，则模具的孔径为φ1.4mm），加压挤注成园形细条，待干后用机械切粒装置将细条截断成为园柱形颗粒。将颗粒料装在玻璃容器中进行滚磨，倒去棱角，在玻璃容器中可加适量的水以提高滚磨效率，即得到表面园滑的园柱形微粒，再清洗烘干，置入坩锅电炉中，随炉升温到1100℃左右，保温约一小时进行烧结，然后随炉冷却。在烧结过程中，排除了晶粒间吸附的水份，晶粒通过原子扩散过程，彼此吞并而长大，同时材料体积收缩，密度增大，成为高致密度的多晶羟基磷灰石园柱形微粒。

与传统的陶瓷工艺法相比，本发明由于是在较软的湿料状态下进行微粒的造型，比较容易成型，所以不但工序少，工艺简单，易于操作，而且无需高压机等复杂的大型设备，只要简单的装置即可，并能制成形状规则的微粒，还降低了生产成本，每克约人民币1.50元。另外，由于避免了容易污染产品的制粉、添加赋形剂、高压压制等工艺过程，使产品的纯度也容易得到保证。同时，由于产品是由羟基磷灰石微晶直接进行聚集再结晶而成，不产生空隙和微孔，因此提高了致密度和强度。对本方法制作的羟基磷灰石微粒进行检验，结果如下：

外形为较透明的无尖锐棱角的规则形微粒。Ca/P的比值符合羟基磷灰石的化学剂量比为1.67，没有有毒的物质。晶体结构为单一的羟基磷灰石六方结晶，没有其它杂相。密度为3.144g/cm³接近理论值。颗粒粒度范围在0.4-0.9mm时，其颗粒耐压强度为3.44-13.50Kg/粒。密度、颗粒耐压强度及透明度都高于美国同类产品。经生物学安全性能检测，材料无毒、无刺激、细胞毒性为0级，溶血指数为1.38%，判断为不溶血，生物相容性很好。

经四川华西医科大学口腔医学院与北京首都医学院北京口腔医院使用，作为增高、加宽萎缩的牙槽脊、填充牙槽窝、修复牙槽骨及颌骨空腔缺损的填充材料，使用一百余例，成功率100%。