[发明专利]表面层具有磷酸钙纳米棒的多孔生物陶瓷及其构成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物陶瓷及其制备技术，特别涉及一种表面层具有磷酸钙纳米棒的多孔生物陶瓷，以及该多孔生物陶瓷的构成方法，属于生物材料领域。

背景技术

磷酸钙多孔陶瓷由于其化学组分和人体硬组织相似，并且具有多孔的结构，使得其具有良好的生物相容性，骨传导性，以及骨诱导性。正因为具有这些生物学性能，磷酸钙多孔陶瓷现在已经作为骨缺损修复材料广泛应用于临床。然而，因受制备方法的限制，目前应用多孔磷酸钙陶瓷的都是由巨大的磷酸钙颗粒，其颗粒直径通常大于1微米构建而成的。如此巨大的颗粒直接降低了陶瓷比表面，从而降低了陶瓷的生物活性。

为了提高磷酸钙多孔陶瓷的生物活性，已经公开的专利“一种纳米多孔生物陶瓷的制备方法及装置”(申请号：200510021620.4)报道了使用微波烧结的方法制备了具有纳米颗粒直径的多孔磷酸钙陶瓷。和传统的磷酸钙多孔陶瓷相比较，该纳米磷酸钙多孔陶瓷的生物活性被证明有显著提高(Materials Science Engineering Report 2010，70：228-242)，同时证实了纳米陶瓷的优势。尽管如此，该专利报道的制备纳米磷酸钙的方法具有局限性。这些局限性主要体现在(1)：制备纳米陶瓷必须使用纳米粉料，这就限制了其规模化生产；(2)必须使用微波烧结这一特殊设备，而这种设备目前也很难实现规模化生产；(3)对烧结温度的控制非常苛刻；(4)制备的纳米陶瓷的力学强度低。

另一份已公开的专利“磷酸钙陶瓷表面形成类骨磷灰石层的方法”(申请号：200410033613.1)，报道了使用模拟体液对生物陶瓷表面进行处理，使其表面形成与人体骨结构和无机成分相近的类骨磷灰石层。然而，该制备方法也存在一些缺陷。其中最大的缺点是表面形成新生成的类骨磷灰石层和基底陶瓷的结合很弱，极易和基底陶瓷分离而脱落。另外，这些形成的类骨磷灰石层，事实上当被植入体内后，自然也会形成一层类骨磷灰石层，因而如此的表面修饰过程没有实际意义。

发明内容

本发明的目的正是针对现有技术中所存在的缺陷和不足，提供一种表面层具有磷酸钙纳米棒的多孔生物陶瓷及其构成方法，所述磷酸钙纳米棒是在具有相同或相似的化学组成的磷酸钙多孔陶瓷基底表面上外延性生长形成的，因而磷酸钙纳米棒是和磷酸钙多孔陶瓷基底紧密连接为一体的，本发明的生物多孔陶瓷具有很好的生物活性、稳定性及力学强度；所述的构成方法是采用水热法获得表面层具有磷酸钙纳米棒的多孔生物陶瓷。

为实现上述目的，本发明采用以下措施构成的技术方案来实现的。

本发明的一种表面层具有磷酸钙纳米棒的多孔生物陶瓷的构成方法，其特征在于采用水热法在磷酸钙多孔陶瓷基底表面形成一层磷酸钙纳米棒，包括以下工艺步骤：

在水热反应釜中配制浓度为0-1.5摩尔/升的尿素水溶液，将所配制的尿素水溶液与Ca∶P摩尔比为1∶1-1∶1.67的含Ca化合物和含P化合物混合得混合溶液，其混合溶液的浓度为0-0.2摩尔/升；采用酸或碱调控所述混合溶液的pH值为2-9，再将磷酸钙多孔陶瓷加入到所述混合溶液中，常压下，在温度为100-150℃下进行水热反应，反应时间1-12小时，即获得磷酸钙多孔陶瓷基底表面层具有磷酸钙纳米棒的多孔生物陶瓷。

上述方案中，所述尿素溶液的浓度为0.2-1.0摩尔/升。

上述方案中，所述混合溶液的pH值为4-8。

上述方案中，所述含Ca化合物为CaCl₂，或Ca(NO₃)₂·4H₂O，或Ca(CH₃COO)₂·H₂O；所述含P化合物为(NH₄)₂HPO₄，或(NH₄)H₂PO₄，或Na₂HPO₄，或NaH₂PO₄，或K₂HPO₄。

上述方案中，所述磷酸钙多孔陶瓷的直径为2厘米，厚度为0.5厘米。

上述方案中，所述调控pH值采用的酸是硝酸，或盐酸，或磷酸，或它们的组合物。

上述方案中，所述调控pH值采用的碱是氨水，或氢氧化纳，或氢氧化钾。