專利名稱：高強(qiáng)可降解含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，涉及一種高強(qiáng)可降解含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架的制備方法，尤其涉及一種降解速率可控、孔結(jié)構(gòu)可調(diào)的適合于人體承力部位骨組織工程應(yīng)用的含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架的制備方法。
背景技術(shù)：
骨組織工程為實(shí)現(xiàn)人體骨缺損永久性修復(fù)提供了新的思路。然而，開發(fā)一種具有良好綜合性能的骨組織工程支架材料是決定其最終臨床修復(fù)手術(shù)得以成功的關(guān)鍵因素之一。研究表明，骨組織工程支架材料必須具備如下條件(1)良好的生物相容性；(2)適度的生物降解性，降解速度需與骨再生速度相匹配；(3)良好的結(jié)構(gòu)相容性和骨傳導(dǎo)性，包括合適的孔洞尺寸與連通性、孔隙率以及材料表面微結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)；(4)足夠的強(qiáng)度和易成型性；(5)與信號分子的相容性；(6)易消毒性。目前人們著手研究的骨組織工程支架材料中，以可降解高分子材料和多孔羥基磷灰石的研究最為普遍。前者雖然具有良好生物降解性，且易實(shí)現(xiàn)孔洞結(jié)構(gòu)可控性與連通性，但其強(qiáng)度往往較低，且生物相容性相對較差。后者雖然具有良好的生物相容性、生物活性，但羥基磷灰石的降解性極其緩慢，孔洞結(jié)構(gòu)可控性相對較差，且現(xiàn)有高孔隙率羥基磷灰石骨支架的強(qiáng)度很低，一般不超過5MPa(Kim HW，et al.PorousZrO2 bone scaffold coated with hydroxyapatite with fluorapatite intermediate layer.Biomaterials，2003；243277-3284)，不適于人體承力部位骨組織工程的力學(xué)要求。開發(fā)一種新型的骨組織工程支架材料體系并輔以合適的孔洞構(gòu)造方法是目前骨組織工程領(lǐng)域急需解決的重要課題。
雙相磷酸鈣BCP陶瓷是上世紀(jì)80年代初美國學(xué)者Lynch、Nery以及LeGeros共同努力下提出來的由羥基磷灰石HA、磷酸三鈣β-TCP按一定比例組成的重要磷酸鈣復(fù)合陶瓷。該材料結(jié)合了HA較高強(qiáng)度、高生物活性，以及β-TCP快速降解等優(yōu)點(diǎn)，一直受到生物材料領(lǐng)域?qū)W者們的高度重視，目前已在牙科、整形外科等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，國內(nèi)外學(xué)者開始對BCP這種優(yōu)異的傳統(tǒng)骨修復(fù)材料進(jìn)行了骨組織工程化研究，以期獲得一種具有良好綜合性能的骨組織工程支架材料。然而研究表明，開發(fā)的BCP骨支架的降解性雖較之羥基磷灰石骨支架得到明顯改善，但其機(jī)械強(qiáng)度仍比較低，這是因?yàn)橐环矫?，高孔隙率與宏孔是削弱材料機(jī)械強(qiáng)度的重要因素；另一方面，在BCP復(fù)合體系中，HA作為強(qiáng)度的主要貢獻(xiàn)相，不僅其本身強(qiáng)度有限，而且其極其緩慢的降解速率限制了它在BCP中的含量。例如，當(dāng)總孔隙率高達(dá)73％、內(nèi)連通孔直徑為30μm、宏孔百分含量為18％時(shí)，BCP骨支架材料的抗壓強(qiáng)度僅為1.5MPa(Bignon A，et al.Effect of micro-andmacroporosity of bone substitues on their mechanical properties and celluarresponse.J Mater SciMater Med，2003；141089-1097)。為了進(jìn)一步提高BCP骨組織工程化支架的機(jī)械強(qiáng)度，國內(nèi)外學(xué)者提出了一些改進(jìn)方法，例如改進(jìn)燒結(jié)技術(shù)(季金茍等.微波等離子體燒結(jié)多孔HA/b-TCP雙相生物陶瓷的研究.無機(jī)材料學(xué)報(bào)，2004；19(4)845-850)、添加生物玻璃相(趙俊亮等.有機(jī)泡沫浸漬法制備多孔羥基磷灰石復(fù)相陶瓷.中國陶瓷，2003；39(1)4-7)等，雖在一定程度上提高了BCP骨支架的強(qiáng)度，但強(qiáng)度增幅不夠明顯，而且添加的玻璃相過量會降低支架材料的生物活性。最近，美國學(xué)者Ramay HRR等運(yùn)用“納米纖維增強(qiáng)”的思路，用HA納米纖維代替常規(guī)BCP中的HA粉體，獲得了HA納米纖維增強(qiáng)型BCP骨支架材料，其強(qiáng)度得到了較為顯著的提高(RamayHRR，et al.Biphasic calcium phosphate nanocomposite porous scaffolds forload-bearing bone tissue engineering.Biomaterials.2004；255171-5180)。但不足的是，他們使用模板調(diào)制技術(shù)時(shí)未能對有機(jī)泡沫模板的骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效調(diào)控，故最終獲得的骨支架在孔洞結(jié)構(gòu)上缺乏可調(diào)性。因此，采用常規(guī)的改進(jìn)方法，難以使BCP陶瓷骨支架在理想孔隙結(jié)構(gòu)與較高機(jī)械強(qiáng)度之間達(dá)成理想的兼顧。
已有研究表明，摻鍶磷灰石Sr-HA具有比常規(guī)HA更好的機(jī)械強(qiáng)度、體內(nèi)降解速率以及生物活性。若從成分改性或者元素?fù)诫s的角度入手，采用鍶離子摻雜技術(shù)，構(gòu)建出新型含鍶雙相磷酸鈣陶瓷Sr-BCP體系，并輔以合適的孔洞構(gòu)造技術(shù)與燒結(jié)工藝，則有可能獲得在機(jī)械強(qiáng)度、降解性能、生物活性等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)BCP的新型Sr-BCP骨支架材料。以此思路，我們曾采用缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥為原料，應(yīng)用泡沫模板浸漬原理，通過燒結(jié)方法獲得了可降解泡沫狀摻鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架，并通過“缺陷修復(fù)與二次燒結(jié)”的改進(jìn)工藝明顯改善了該骨支架的強(qiáng)度(郭大剛等，可降解泡沫狀摻鍶磷酸鈣陶瓷骨支架材料的制備工藝，中國發(fā)明專利，CN1762897A)，但不足的是強(qiáng)度仍不超過5MPa。而一般認(rèn)為，骨支架抗壓強(qiáng)度高于5MPa以上才有可能適用于人體承力部位骨缺損的骨組織工程應(yīng)用(Ramay HRR，et al.Biphasiccalcium phosphate nanocomposite porous scaffolds for load-bearing bone tissueengineering.Biomaterials.2004；255171-5180)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)可降解含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架及其制備方法，該骨支架材料具有較高的抗壓強(qiáng)度、良好可控的降解速率、合適的孔隙結(jié)構(gòu)以及良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性、生物活性。該制備方法融合了快速打印光敏樹脂負(fù)模的骨架結(jié)構(gòu)可控性、缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥的高溫分解性、以及含鍶磷灰石良好的生物活性、高強(qiáng)度與可控的降解速率、含鍶磷酸三鈣快速降解等多種優(yōu)勢。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣解決的高強(qiáng)可降解含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架，其最終獲得的骨支架的組成為含鍶磷酸三鈣和含鍶磷灰石的混合物，其中含鍶磷酸三鈣的質(zhì)量百分含量為0.5％～80％，含鍶磷灰石的質(zhì)量百分含量為20％～99.5％；骨支架的總孔隙率為42.5％～75％，宏孔尺寸為300μm～600μm，宏孔體積為0％～50％，微孔尺寸為2μm～10μm，微孔體積為21.38％～44.70％。
高強(qiáng)可降解含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架的制備方法，按如下步驟進(jìn)行1)缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥SrCPC漿料的制備將平均粒度范圍分別為10.0μm～50.0μm、0.7μm～10.0μm、0.7μm～10.0μm的磷酸四鈣Ca4(PO4)2O、磷酸氫鍶SrHPO4、磷酸氫鈣CaHPO4粉末按照摩爾比2∶x∶(2-x)混和，得到SrCPC的固相粉末，其中x＝0.1～1；配制濃度為0.1mol/L～1mol/L的磷酸H3PO4水溶液，作為SrCPC的液相；將固相粉末與液相調(diào)和30s～60s，得到SrCPC水泥漿料，其中調(diào)和時(shí)固相粉末與液相質(zhì)量比為1.5～3.0；2)漿料澆注與固化方法將上述制備的缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥SrCPC漿料注入快速打印成型光敏樹脂負(fù)模中，其中負(fù)模外形呈圓柱體狀，高為15mm～17mm，外徑為Φ10mm～Φ11mm，壁厚0.5mm～1.0mm，內(nèi)部骨架直徑為200μm～800μm，孔徑為400μm～1000μm，孔隙率為50％～100％；漿料澆注時(shí)，不斷振動RP負(fù)模，以消除骨水泥漿料在澆注過程中混入的氣泡，使骨水泥漿料充分填實(shí)RP負(fù)模；刮平RP負(fù)模表面多余的骨水泥漿料后，將填滿水泥漿料的RP負(fù)模置入37℃、100％濕度空氣環(huán)境下固化24h～96h，得到缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體；3)RP負(fù)模熱處理去除與后續(xù)燒結(jié)方法將固化后的缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體置于在100℃～120℃的烘箱中烘烤5h～10h，然后放入可控硅燒結(jié)爐中以加熱速率0.5℃/min～1.5℃/min緩慢加熱至400℃～600℃下保溫2h～10h，以充分去除RP負(fù)模，得到多孔含鍶磷酸鈣多孔塊體；將此多孔塊體進(jìn)一步以2℃/min～10℃/min的加熱速率繼續(xù)加熱至1000℃～1200℃下保溫1h～10h，然后隨爐冷卻至室溫，得到含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架。
采用本發(fā)明的制備工藝制成的含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架，其最終抗壓強(qiáng)度為3.15MPa～21.53MPa，總孔隙率為42.5％～75％，宏孔尺寸為300μm～600μm，宏孔體積為0％～50％，微孔尺寸為2μm～10μm，微孔體積為21.38％～44.70％；其良好的孔洞結(jié)構(gòu)不僅滿足骨組織與細(xì)胞長入的要求，而且滿足磷酸鈣類陶瓷具有骨誘導(dǎo)性的必備條件。
采用本發(fā)明的制備工藝制成的含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架，其抗壓強(qiáng)度明顯高于現(xiàn)有磷酸鹽骨支架的相應(yīng)水平，接近人體松質(zhì)骨上限抗壓強(qiáng)度2MPa～12MPa，適合于人體承力部位的骨組織工程應(yīng)用。
采用本發(fā)明的制備工藝制成的含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架，不僅具有強(qiáng)度高、孔隙結(jié)構(gòu)可控、降解速率可調(diào)、相組成可變的特點(diǎn)，而且材料體內(nèi)服役后逐漸釋放出鍶離子，發(fā)揮鍶離子對新骨組織生長與礦化過程的有益作用。
采用本發(fā)明的制備工藝制成的含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架，經(jīng)急性毒性試驗(yàn)、熱原試驗(yàn)、溶血試驗(yàn)測試，結(jié)果均為合格，體外細(xì)胞毒性為0～1級，具有良好的生物相容性；通過家兔肌肉與骨骼埋植實(shí)驗(yàn)表明，該含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架具有良好的骨傳導(dǎo)性、生物活性與體內(nèi)降解性能。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將平均粒度分別為13.0μm、6.7μm、1.0μm的Ca4(PO4)2O、SrHPO4、CaHPO4粉末按照摩爾比2∶1.5∶0.5進(jìn)行混合，制成含鍶磷酸鈣骨水泥固相粉末。用50ml小燒杯稱量1.379g該粉末，然后與0.7ml濃度為0.75mol/L的稀磷酸固化液進(jìn)行混合，并用藥匙調(diào)和30s以形成均勻一致的含鍶磷酸鈣骨水泥漿料。采用快速打印成型RP技術(shù)，以光敏樹脂為負(fù)模材料，按照打印原理，制備出高為17mm，外徑為Φ11mm，壁厚0.5mm的內(nèi)空圓桶型負(fù)模。將含鍶磷酸鈣骨水泥漿料注入該負(fù)模，并不斷振動負(fù)模，以消除骨水泥漿料在澆注過程中混入的氣泡，使骨水泥漿料充分填實(shí)負(fù)模。刮平RP負(fù)模表面多余的骨水泥漿料后，將填滿水泥漿料的RP負(fù)模置入37℃、100％濕度空氣環(huán)境下固化48h，得到缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體。將固化后的缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體置于在110℃的烘箱中烘烤8h，然后放入可控硅燒結(jié)爐中以加熱速率0.5℃/min緩慢加熱至500℃下保溫4h，充分去除RP負(fù)模，然后再以5℃/min的加熱速率繼續(xù)加熱至1200℃下保溫2h，最后隨爐冷卻至室溫，得到含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架。
所得骨支架相組成為含鍶磷灰石和含鍶磷酸三鈣的混合物，質(zhì)量百分含量比例為30％∶70％，最終抗壓強(qiáng)度為13.22MPa，總孔隙率為44.06％，宏孔體積為0％，微孔尺寸為2μm～5μm，微孔體積為44.06％。
實(shí)施例2將平均粒度分別為13.0μm、6.7μm、1.0μm的Ca4(PO4)2O、SrHPO4、CaHPO4粉末按照摩爾比2∶1.5∶0.5進(jìn)行混合，制成含鍶磷酸鈣骨水泥固相粉末。用50ml小燒杯稱量1.379g該粉末，然后與0.7ml濃度為0.75mol/L的稀磷酸固化液進(jìn)行混合，并用藥匙調(diào)和30s以形成均勻一致的含鍶磷酸鈣骨水泥漿料。采用快速打印成型RP技術(shù)，以光敏樹脂為負(fù)模材料，按照打印原理，制備出高為17mm，外徑為Φ11mm，壁厚0.5mm，內(nèi)部骨架直徑為600μm，孔徑為800μm，孔隙率為30％的多孔負(fù)模。將含鍶磷酸鈣骨水泥漿料注入該負(fù)模，并不斷振動負(fù)模，以消除骨水泥漿料在澆注過程中混入的氣泡，使骨水泥漿料充分填實(shí)負(fù)模。刮平RP負(fù)模表面多余的骨水泥漿料后，將填滿水泥漿料的RP負(fù)模置入37℃、100％濕度空氣環(huán)境下固化48h，得到缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體。將固化后的缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體置于在110℃的烘箱中烘烤8h，然后放入可控硅燒結(jié)爐中以加熱速率0.5℃/min緩慢加熱至500℃下保溫4h，充分去除RP負(fù)模，然后再以5℃/min的加熱速率繼續(xù)加熱至1200℃下保溫2h，最后隨爐冷卻至室溫，得到含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架。
所得骨支架相組成為含鍶磷灰石和含鍶磷酸三鈣的混合物，質(zhì)量百分含量比例為30％∶70％，最終抗壓強(qiáng)度為3.32MPa，總孔隙率為62.01％，宏孔尺寸為600μm，宏孔體積為30％，微孔尺寸為2μm～5μm，微孔體積為32.01％。
實(shí)施例3將平均粒度分別為13.0μm、6.7μm、1.0μm的Ca4(PO4)2O、SrHPO4、CaHPO4粉末按照摩爾比2∶1.5∶0.5進(jìn)行混合，制成含鍶磷酸鈣骨水泥固相粉末。用50ml小燒杯稱量1.5486g該粉末，然后與0.6ml濃度為0.40mol/L的稀磷酸固化液進(jìn)行混合，并用藥匙調(diào)和30s以形成均勻一致的含鍶磷酸鈣骨水泥漿料。采用快速打印成型RP技術(shù)，以光敏樹脂為負(fù)模材料，按照打印原理，制備出高為17mm，外徑為Φ11mm，壁厚0.5mm的內(nèi)空圓桶型負(fù)模。將含鍶磷酸鈣骨水泥漿料注入該負(fù)模，并不斷振動負(fù)模，以消除骨水泥漿料在澆注過程中混入的氣泡，使骨水泥漿料充分填實(shí)負(fù)模。刮平RP負(fù)模表面多余的骨水泥漿料后，將填滿水泥漿料的RP負(fù)模置入37℃、100％濕度空氣環(huán)境下固化48h，得到缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體。將固化后的缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體置于在110℃的烘箱中烘烤8h，然后放入可控硅燒結(jié)爐中以加熱速率0.5℃/min緩慢加熱至500℃下保溫4h，充分去除RP負(fù)模，然后再以5℃/min的加熱速率繼續(xù)加熱至1200℃下保溫2h，最后隨爐冷卻至室溫，得到含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架。
所得骨支架相組成為含鍶磷灰石和含鍶磷酸三鈣的混合物，質(zhì)量百分含量比例為78％∶22％，最終抗壓強(qiáng)度為21.53MPa，總孔隙率為44.21％，宏孔體積為0％，微孔尺寸為2μm～5μm，微孔體積為44.21％。
實(shí)施例4將平均粒度分別為13.0μm、6.7μm、1.0μm的Ca4(PO4)2O、SrHPO4、CaHPO4粉末按照摩爾比2∶1.5∶0.5進(jìn)行混合，制成含鍶磷酸鈣骨水泥固相粉末。用50ml小燒杯稱量1.5486g該粉末，然后與0.6ml濃度為0.40mol/L的稀磷酸固化液進(jìn)行混合，并用藥匙調(diào)和30s以形成均勻一致的含鍶磷酸鈣骨水泥漿料。采用快速打印成型RP技術(shù)，以光敏樹脂為負(fù)模材料，按照打印原理，制備出高為17mm，外徑為Φ11mm，壁厚0.5mm，內(nèi)部骨架直徑為600μm，孔徑為800μm，孔隙率為30％的多孔負(fù)模。將含鍶磷酸鈣骨水泥漿料注入該負(fù)模，并不斷振動負(fù)模，以消除骨水泥漿料在澆注過程中混入的氣泡，使骨水泥漿料充分填實(shí)負(fù)模。刮平RP負(fù)模表面多余的骨水泥漿料后，將填滿水泥漿料的RP負(fù)模置入37℃、100％濕度空氣環(huán)境下固化48h，得到缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體。將固化后的缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體置于在110℃的烘箱中烘烤8h，然后放入可控硅燒結(jié)爐中以加熱速率0.5℃/min緩慢加熱至500℃下保溫4h，充分去除RP負(fù)模，然后再以5℃/min的加熱速率繼續(xù)加熱至1200℃下保溫2h，最后隨爐冷卻至室溫，得到含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架。
所得骨支架相組成為含鍶磷灰石和含鍶磷酸三鈣的混合物，質(zhì)量百分含量比例為78％∶22％，最終抗壓強(qiáng)度為9.20MPa，總孔隙率為63.01％，宏孔尺寸為600μm，宏孔體積為30％，微孔尺寸為2μm～5μm，微孔體積為33.01％。
實(shí)施例5將平均粒度分別為13.0μm、6.7μm、1.0μm的Ca4(PO4)2O、SrHPO4、CaHPO4粉末按照摩爾比2∶1.5∶0.5進(jìn)行混合，制成含鍶磷酸鈣骨水泥固相粉末。用50ml小燒杯稱量1.130g該粉末，然后與0.2ml濃度為0.25mol mol/L的稀磷酸固化液進(jìn)行混合，并用藥匙調(diào)和30s以形成均勻一致的含鍶磷酸鈣骨水泥漿料。采用快速打印成型RP技術(shù)，以光敏樹脂為負(fù)模材料，按照打印原理，制備出高為17mm，外徑為Φ11mm，壁厚0.5mm，內(nèi)部骨架直徑為600μm，孔徑為800μm，孔隙率為30％的多孔負(fù)模。將含鍶磷酸鈣骨水泥漿料注入該負(fù)模，并不斷振動負(fù)模，以消除骨水泥漿料在澆注過程中混入的氣泡，使骨水泥漿料充分填實(shí)負(fù)模。刮平RP負(fù)模表面多余的骨水泥漿料后，將填滿水泥漿料的RP負(fù)模置入37℃、100％濕度空氣環(huán)境下固化48h，得到缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體。將固化后的缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體置于在110℃的烘箱中烘烤8h，然后放入可控硅燒結(jié)爐中以加熱速率0.5℃/min緩慢加熱至500℃下保溫4h，充分去除RP負(fù)模，然后再以5℃/min的加熱速率繼續(xù)加熱至1200℃下保溫2h，最后隨爐冷卻至室溫，得到含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架。
所得骨支架相組成為含鍶磷灰石和含鍶磷酸三鈣的混合物，質(zhì)量百分含量比例為99.5％∶0.5％，最終抗壓強(qiáng)度為3.44MPa，總孔隙率為61.85％，宏孔尺寸為600μm，宏孔體積為30％，微孔尺寸為2μm～5μm，微孔體積為31.85％。
實(shí)施例6將平均粒度分別為13.0μm、6.7μm、1.0μm的Ca4(PO4)2O、SrHPO4、CaHPO4粉末按照摩爾比2∶1.5∶0.5進(jìn)行混合，制成含鍶磷酸鈣骨水泥固相粉末。用50ml小燒杯稱量1.5486g該粉末，然后與0.6ml濃度為0.40mol/L的稀磷酸固化液進(jìn)行混合，并用藥匙調(diào)和30s以形成均勻一致的含鍶磷酸鈣骨水泥漿料。采用快速打印成型RP技術(shù)，以光敏樹脂為負(fù)模材料，按照打印原理，制備出高為17mm，外徑為Φ11mm，壁厚0.5mm，內(nèi)部骨架直徑為600μm，孔徑為800μm，孔隙率為50％的多孔負(fù)模。將含鍶磷酸鈣骨水泥漿料注入該負(fù)模，并不斷振動負(fù)模，以消除骨水泥漿料在澆注過程中混入的氣泡，使骨水泥漿料充分填實(shí)負(fù)模。刮平RP負(fù)模表面多余的骨水泥漿料后，將填滿水泥漿料的RP負(fù)模置入37℃、100％濕度空氣環(huán)境下固化48h，得到缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體。將固化后的缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體置于在110℃的烘箱中烘烤8h，然后放入可控硅燒結(jié)爐中以加熱速率0.5℃/min緩慢加熱至500℃下保溫4h，充分去除RP負(fù)模，然后再以5℃/min的加熱速率繼續(xù)加熱至1200℃下保溫2h，最后隨爐冷卻至室溫，得到含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架。
所得骨支架相組成為含鍶磷灰石和含鍶磷酸三鈣的混合物，質(zhì)量百分含量比例為78％∶22％，最終抗壓強(qiáng)度為7.65MPa，總孔隙率為74.80％，宏孔尺寸為600μm，宏孔體積為50％，微孔尺寸為2μm～5μm，微孔體積為34.80％。
權(quán)利要求
1.高強(qiáng)可降解含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架，其特征在于，其最終獲得的骨支架的組成為含鍶磷酸三鈣和含鍶磷灰石的混合物，其中含鍶磷酸三鈣的質(zhì)量百分含量為0.5％～80％，含鍶磷灰石的質(zhì)量百分含量為20％～99.5％；骨支架的總孔隙率為42.5％～75％，宏孔尺寸為300μm～600μm，宏孔體積為0～50％，微孔尺寸為2μm～10μm，微孔體積為21.38％～44.70％。
2.一種如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)可降解含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架的制備方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行1)缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥SrCPC漿料的制備將平均粒度范圍分別為10.0μm～50.0μm、0.7μm～10.0μm、0.7μm～10.0μm的磷酸四鈣Ca4(PO4)2O、磷酸氫鍶SrHPO4、磷酸氫鈣CaHPO4粉末按照摩爾比2∶x∶(2-x)混和，得到SrCPC的固相粉末，其中x＝0.1～1；配制濃度為0.1mol/L～1mol/L的磷酸H3PO4水溶液，作為SrCPC的液相；將固相粉末與液相調(diào)和30s～60s，得到SrCPC水泥漿料，其中調(diào)和時(shí)固相粉末與液相質(zhì)量比為1.5～3.0；2)漿料澆注與固化方法將上述制備的缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥漿料注入快速打印成型光敏樹脂負(fù)模中，其中負(fù)模外形呈圓柱體狀，高為15mm～17mm，外徑為Φ10mm～Φ11mm，壁厚0.5mm～1.0mm，內(nèi)部骨架直徑為200μm～800μm，孔徑為400μm～1000μm，孔隙率為50％～100％；漿料澆注時(shí)，不斷振動RP負(fù)模，以消除骨水泥漿料在澆注過程中混入的氣泡，使骨水泥漿料充分填實(shí)RP負(fù)模；刮平RP負(fù)模表面多余的骨水泥漿料后，將填滿水泥漿料的RP負(fù)模置入37℃、100％濕度空氣環(huán)境下固化24h～96h，得到缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體；3)RP負(fù)模熱處理去除與后續(xù)燒結(jié)方法將固化后的缺鈣摻鍶磷灰石骨水泥/RP負(fù)模復(fù)合體置于在100℃～120℃的烘箱中烘烤5h～10h，然后放入可控硅燒結(jié)爐中以加熱速率0.5℃/min～1.5℃/min緩慢加熱至400℃～600℃下保溫2h～10h，以充分去除RP負(fù)模，得到多孔含鍶磷酸鈣多孔塊體；將此多孔塊體進(jìn)一步以2℃/min～10℃/min的加熱速率繼續(xù)加熱至1000℃～1200℃下保溫1h～10h，然后隨爐冷卻至室溫，得到含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由高強(qiáng)可降解含鍶磷酸鈣雙相陶瓷骨支架及其制備方法。采用的初始原料為缺鈣含鍶磷灰石骨水泥，其固相粉末為Ca
文檔編號A61L27/42GK101041087SQ20071001775
公開日2007年9月26日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者郭大剛, 徐可為, 憨勇 申請人:西安交通大學(xué)