基于温度调控复相磷灰石成分的复相多孔支架结构制备方法

摘要

一种基于温度调控复相磷灰石成分的复相多孔支架结构制备方法，将羟基磷灰石、聚甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠均匀混合，滴入碳酸氢铵溶液搅拌均匀，待烘干后进行加热并保温，最后通过控制保温的温度实现复相磷灰石成分的调制，即保温的温度高低与复相磷灰石中α‐TCP复相成分的含量呈正比。本发明工艺无需球磨，加热处理后得到的是羟基磷灰石和α‐TCP复相成分，制备得到的支架的生物学性能良好，是替代人体受损硬组织的最佳选择。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物医学材料领域的技术，具体是一种基于温度调控复相磷灰石成分的复相多孔支架结构制备方法。

背景技术

羟基磷灰石是人体骨骼和牙齿的主要无机成分，因而具有良好的生物活性，骨诱导性。多孔羟基磷灰石不仅具备羟基磷灰石的特性，还具有纵横交错的孔隙，促进营养物质输入和代谢物的排放，从而诱导骨细胞附着生长、加快新骨形成、修复骨组织缺陷。目前制备多孔材料的方法有模板法、冷冻干燥法、发泡法、添加造孔剂法等。

发明内容

本发明针对现有技术必须对模板进行后处理，工艺复杂，且成品中的主要成分为羟基磷灰石等诸多技术缺陷，提出一种基于温度调控复相磷灰石成分的复相多孔支架结构制备方法，无需球磨，加热处理后得到的是羟基磷灰石和α‐TCP复相成分，制备得到的支架的生物学性能良好，是替代人体受损硬组织的最佳选择。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于温度调控复相磷灰石成分的复相多孔支架结构制备方法，将羟基磷灰石、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、十二烷基硫酸钠(SDS)均匀混合，滴入碳酸氢铵溶液搅拌均匀，待烘干后进行加热并保温，最后通过控制保温的温度实现复相磷灰石成分的调制。

所述的加热，温度优选为600～1000℃。

所述的加热，升温速率优选为2℃/min～4℃/min。

所述的保温，时间优选为3～6小时。

所述的保温，进一步优选为先以4℃/min升温至600℃保温1小时，再以2℃/min升温至800～900℃保温3～5小时。

所述的调制是指：保温的温度高低与复相磷灰石中α‐TCP复相成分的含量呈正比。

所述的调制，优选为在对应温度保温3小时后得到的α‐TCP复相成分的含量如下表所示：

比例保温温度800℃850℃900℃950℃1000℃α‐TCP(wt％)<5％32～38％40～46％49～51％51～52％

所述方法具体包括以下步骤：

步骤1，依次称取羟基磷灰石、PMMA、SDS、碳酸氢铵；

步骤2，将羟基磷灰石、PMMA和SDS放入容器中，机械搅拌均匀；

步骤3，将碳酸氢铵溶于超纯水中；

步骤4，将碳酸氢铵溶液滴入混合好的粉末中，再次搅拌均匀；

步骤6，放入烘箱烘干，烘干后取出块状物，放入坩埚中；

步骤7，将坩埚放入高温炉中，升温至600～1000℃后保温；

步骤8，随炉冷却后取出坩埚，得到羟基磷灰石和α‐TCP复相多孔支架。

所述的羟基磷灰石，优选通过化学沉淀法制备而成，具体为：将一水合醋酸钙(Ca(CH₃COO)₂·H₂O)和磷酸二氢钾(KH₂PO₄)分别溶于高纯水中；然后用氢氧化钾溶液调节两种溶液pH至7；再取二水合氟化钾(KF·2H₂O)溶于磷酸二氢钾溶液中，将KH₂PO₄与KF的混合溶液，以0.1mL/s的速度滴加到Ca(CH₃COO)₂溶液中，同时使用保鲜膜隔绝空气，避免CO₂参与反应。电磁搅拌4h，陈化一夜后，在80℃条件下烘干，得到羟基磷灰石。

本发明涉及上述方法制备得到的基于温度调控复相磷灰石成分的复相多孔支架结构，其组分及含量为：羟基磷灰石和α‐TCP复相，其中α‐TCP(wt％)的含量为(0，52wt％)。

所述的羟基磷灰石为氟取代部分羟基的氟化羟基磷灰石，α‐TCP为具有单斜晶体结构、分子式为Ca₃(PO₄)₂的化合物。

本发明涉及上述复相多孔支架结构的应用，具体为用于制作人造骨组织。

技术效果

与现有技术相比，本发明未使用任何模板，支架为羟基磷灰石和α‐TCP复相成分。工艺流程简单，易于操作。由于α‐TCP相比于羟基磷灰石与β‐TCP生物性能更优，所以本发明的复相多孔支架生物相容性与生物降解性均好于单纯羟基磷灰石支架或羟基磷灰石与β‐TCP双相支架，可选作新一代骨替代材料。

附图说明

图1为本发明实施例1合成的复相磷灰石多孔支架的XRD谱图；

图2为本发明实施例2合成的复相磷灰石多孔支架的XRD谱图；

图3为本发明实施例3合成的复相磷灰石多孔支架的XRD谱图。

具体实施方式

实施例1

本实施例包括以下步骤：

步骤1，按8：6：11：3重量份比例称取磷灰石、PMMA、SDS和碳酸氢铵；

步骤2，将羟基磷灰石、PMMA和SDS放入玻璃容器中，用机械搅拌均匀；

步骤3，将碳酸氢铵按1：1溶于超纯水中；

步骤4，将碳酸氢铵溶液滴入混合好的粉末中，搅拌均匀；

步骤6，放入烘箱，70℃烘干，烘干后取出块状物，放入坩埚中；

步骤7，将坩埚放入高温加热炉中，4℃/min升温至600℃保温0.5小时；

步骤8，继续以2℃/min升温至800℃保温3小时；

步骤9，随炉冷却后取出坩埚，得到羟基磷灰石和α‐TCP(<5wt％)复相成分的多孔支架。

本实施例涉及上述方法制备得到的产物的XRD谱图如图1所示。

本实施例以氟部分取代羟基的磷灰石为主相，热稳定性优于普通羟基磷灰石。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

步骤1，按8：6：11：3重量份比例称取羟基磷灰石、PMMA、SDS和碳酸氢铵；

步骤2，将羟基磷灰石、PMMA和SDS放入玻璃容器中，用机械搅拌均匀；

步骤3，将碳酸氢铵按1：1溶于超纯水中；

步骤4，将碳酸氢铵溶液滴入混合好的粉末中，搅拌均匀；

步骤6，放入烘箱，70℃烘干，烘干后取出块状物，放入坩埚中；

步骤7，将坩埚放入高温加热炉中，4℃/min升温至600℃保温0.5小时；

步骤8，继续以2℃/min升温至860℃保温5小时；

步骤9，随炉冷却后取出坩埚，得到羟基磷灰石(58％)和α‐TCP(42％)复相的多孔支架。

本实施例涉及上述方法制备得到的产物的XRD谱图如图2所示。

本实施例由羟基磷灰石和α‐TCP两相组成，其生物相容性与生物降解性均好于HA与β‐TCP两相共混物，其中α‐TCP相具有良好的骨传导性与骨诱导性，在骨组织工程领域具应用前景。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

步骤1，按8：6：11：3重量份比例称取羟基磷灰石、PMMA、SDS和碳酸氢铵；

步骤2，将羟基磷灰石、PMMA和SDS放入玻璃容器中，用机械搅拌均匀；

步骤3，将碳酸氢铵按1：1溶于超纯水中；

步骤4，将碳酸氢铵溶液滴入混合好的粉末中，搅拌均匀；

步骤6，放入烘箱，70℃烘干，烘干后取出块状物，放入坩埚中；

步骤7，将坩埚放入高温加热炉中，4℃/min升温至600℃保温1小时；

步骤8，继续以2℃/min升温至900℃保温4小时；

步骤9，随炉冷却后取出坩埚，得到按羟基磷灰石(55％)和α‐TCP(45％)复相的多孔支架。

本实施例涉及上述方法制备得到的产物的XRD谱图如图3所示。

本实施例α‐TCP相所占比例数量增加，生物降解性好于前两实施例，植入人体后反应温和，降解迅速易于吸收，且不会造成局部酸碱性失调，为优质骨替代材料。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。