一种羟基磷灰石-β-磷酸三钙-氧化铝三相复合生物陶瓷的制备方法

摘要

本发明提供了一种羟基磷灰石-β-磷酸三钙-氧化铝三相复合生物陶瓷的制备方法，以Ca(NO

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料制备技术领域，涉及是一种羟基磷灰石-β-磷酸三钙-氧化铝三相复合生物陶瓷的制备方法。

背景技术

羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)是骨的主要无机成分，然而它很差的机械性能限制了它的使用，Al₂O₃的加入可大大的改善它的机械性能，然而，Al₂O₃的加入可引起HA中β-TCP含量的增加，同时β-TCP相具有良好的生物降解性能。然而HA中β-TCP含量太高，会极大地影响人工骨的机械性能和化学稳定性。保持β-TCP一个合适的含量对HA-Al₂O₃人工骨的快速结合具有积极的作用，因此，确定HA中β-TCP的准确含量，是HA在生物应用领域的一个重要课题，掌握HA-Al₂O₃复合材料中β-TCP含量的变化机理就显得尤为重要了。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种羟基磷灰石-β-磷酸三钙-氧化铝三相复合生物陶瓷的制备方法，其通过Ca/P的摩尔比和加入的Al₂O₃的含量来控制β-TCP含量，得到β-TCP含量可控的HA-β-TCP-Al₂O₃三相复合生物陶瓷，有利于人工骨的快速结合。

为实现上述目的，本发明还提供了一种羟基磷灰石-β-磷酸三钙-氧化铝三相复合生物陶瓷的制备方法，以Ca(NO₃)₂·4H₂O、NH₄H₂PO₄、Al(NO₃)₃·9H₂O为原料，控制钙磷摩尔比在1.70～1.76之间，采用化学共沉淀法合成羟基磷灰石-β-磷酸三钙-氧化铝三相复合纳米粉体。

本发明羟基磷灰石-β-磷酸三钙-氧化铝三相复合生物陶瓷的制备方法至少具有以下优点：由本发明方法得到的羟基磷灰石-β-磷酸三钙-氧化铝三相复合生物陶瓷抗弯强度达到200～500MPa，断裂韧性(K_1C)为3.5～10MPa·m^1/2，如此对人工骨的快速结合具有积极的作用。

具体实施方式

本发明羟基磷灰石-β-磷酸三钙-氧化铝三相复合生物陶瓷的制备方法包括以下步骤：

(1)分别配制浓度为0.2mol/L的Ca(NO₃)₂溶液400ml，0.2mol/L的NH₄H₂PO₄溶液400ml，以及0.2mol/L的Al(NO₃)₃溶液200ml；

(2)量取20ml步骤(1)配制的NH₄H₂PO₄溶液，向其中加入Ca(NO₃)₂溶液，混合搅拌，其中，Ca/P的摩尔比为1.70～1.76，接着，缓慢滴加氨水，控制pH值在10～11之间；接着，据Al₂O₃在复合材料中的添加量为重量百分比为10～40％，量取步骤1配制的Al(NO₃)₃溶液，然后与上述NH₄H₂PO₄溶液和Ca(NO₃)₂溶液混合搅拌，接着，滴加氨水，控制pH在10～11之间，搅拌30min后密封、静置24h；

(3)将步骤(2)静置24h后的混合溶液用离心机离心15min，分离得到的沉淀物用无水乙醇在超声波清洗器中洗涤15min，重复洗涤2次；

(4)将步骤(3)洗涤后的沉淀物放置在台式干燥箱内，于100℃干燥3小时；

(5)将步骤(4)干燥后的沉淀物机械研磨成粉体；

(6)将步骤(5)得到的粉体于烧结炉内烧结，其中烧结炉的升温速率为5℃/min，当温度升至900～1200℃时，保温1h后随炉冷却至室温；

(7)将步骤(6)烧结后的物料以Al₂O₃为球石采用乙醇湿式球磨，在300转/min下球磨6h，获得纳米级粉体；

(8)将步骤(7)得到的粉体在20～40MPa下干压成型后，于900℃～1400℃烧结，即得HA-β-TCP-Al₂O₃三相复合生物陶瓷。

值得说明的是：

1)本发明控制HA-Al₂O₃复合材料中β-TCP含量是通过控制Ca/P的摩尔比率为1.70-1.77，Al₂O₃含量在10-40wt％而实现的；

2)本发明确定了HA-β-TCP-Al₂O₃复合材料中最有利人工骨快速结合的确切的β-TCP含量；

3)HA-β-TCP-Al₂O₃复合材料中由于Ca/P比的不同，可形成不同的稳定相，比如羟基磷灰石(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，HA)，磷酸三钙(Ca₃(PO4)₂，TCP)，磷酸四钙Ca₄(PO₄)₂₀，TTCP)等。除HA和β-TCP以外的这些钙磷化合物由于其很差的机械性能限制了使用，而本发明方法防止了HA和β-TCP以外的其他磷酸钙相的出现；

4)本发明方法合成的粉料中，除主项外，几乎没有其他物相，且颗粒达纳米级，工艺相对简单，合成粉料的成本较低。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。