[发明专利]一种荧光标记特性的多孔羟基磷灰石陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学材料和光功能材料技术领域，具体是涉及一种荧光标记特性的多孔羟基磷灰石陶瓷及其制备方法。

背景技术

羟基磷灰石化学组成与人体骨的无机组成非常相似且晶体结构也相似，植入人体后具有良好的生物活性和生物相容性，对人体无毒副作用，因而羟基磷灰石多孔陶瓷被认为是最具有应用前景的表面活性生物陶瓷，其相互连通的孔隙有利于组织液的微循环，并为羟基磷灰石深部的新生骨提供营养，促进纤维组织和新生骨的结合和生长，是一种性能优异的硬骨组织替代材料。然而，对于此类陶瓷在体外试验及体内试验方面尚缺乏有效地实时监控、诊断手段。此外，在体内植入和体外试验过程中，多孔羟基磷灰石陶瓷材料会随着时间的推移而发生材料结构的变化，这对于材料的应用有重大的意义，然而，这个过程非常复杂，现在仍旧缺乏有效的手段来监控材料结构的变化。

稀土发光材料具有发光效率高、发光稳定性及光色等性能好的特性，具备长时间荧光实时监控、诊断的要求。此外，稀土发光材料的发光性能与稀土离子在材料晶格中的位置有关，从而可以通过发光性能的变化反映出材料晶格结构的变化。因此，通过掺杂稀土离子，制备具有荧光标记特性的多孔羟基磷灰石陶瓷，能够在一定程度上解决目前此类陶瓷在体外试验及体内试验方面尚缺乏有效地实时监控、诊断手段等问题的同时，能够通过材料荧光发光性能的变化了解材料结构的变化。

此外，目前制备羟基磷灰石多孔陶瓷的方法，如添加造孔剂法、泡沫浸渍法、溶胶—凝胶法等，尚存在一些问题亟待解决。如泡沫浸渍法制备的材料的空隙不均匀，溶胶—凝胶法通常只能制备孔径较小的陶瓷，较小的孔径不利于骨组织的生长。其中最常用的方法是造孔剂法，由于选用的造孔剂单一，因而通常只能够制备孔隙率低于50%的多孔材料，且孔的连通性较差，而理想的多孔羟基磷灰石陶瓷是具有三维连通结构的高空隙率陶瓷，通过选择多种造孔剂的组合，有望能够解决这个问题。

因此，通过掺杂稀土离子，制备具有荧光标记特性的多孔羟基磷灰石陶瓷，能够在一定程度上解决目前此类陶瓷难以进行有效的体外和体内试验的检测、诊断等问题的同时，对此过程中材料结构的变化也能够进行监测。目前几乎没有将稀土离子掺杂磷灰石用于制备具有光标记特性的多孔羟基磷灰石陶瓷的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的空白及制备的材料空隙不均匀、孔隙率低等问题，提供一种孔径、孔隙率可调、生物相容性好、能够进行有效的体外和体内试验的检测、诊断功能的三维连通结构的高孔隙率陶瓷及其制备方法，通过下列技术方案实现。

一种荧光标记特性的多孔羟基磷灰石陶瓷，由化学组成式为Ca_1-xR_Ex(PO₄)_0.6(OH)_0.2的组分，其中，x=0.005～0.1，R_E为Eu、Er、Ho、Pr、Tm、Sm、Tb中的任意一种或者几种，其孔径为20～300μm，孔隙率为60～90%。

本发明的另一目的在于提供一种荧光标记特性的多孔羟基磷灰石陶瓷的制备方法，包括下列各步骤：

A．按R_E离子与Ca离子的摩尔比为0.005～0.1︰0.9～0.995，取R_E(NO₃)₃和浓度为0.01～3mol/L的含钙溶液，将R_E(NO₃)₃溶于含钙溶液中，得溶液Ⅰ；

B．配制浓度为0.006～2mol/L的磷酸盐溶液或磷酸溶液；

C．按R_E离子、Ca离子与磷酸离子的摩尔比为0.005～0.1︰0.9～0.995︰0.6，取步骤A所得溶液Ⅰ和步骤B所得磷酸盐溶液或磷酸溶液，将所取溶液Ⅰ与磷酸盐溶液或磷酸溶液，在20～500w超声处理下进行混合，同时加入碱溶液调节pH值为10～12，形成纳米羟基磷灰石溶胶的悬浮体系Ⅱ；

D．将步骤C所得悬浮体系Ⅱ在20～200℃下，常规陈化24小时，再经洗涤、干燥后，即得到化学组成式为Ca_1-xR_Ex(PO₄)_0.6(OH)_0.2的荧光标记的羟基磷灰石粉体；

E．将步骤D所得荧光标记的羟基磷灰石粉体，加入到质量浓度为5～12%的聚乙烯醇水溶液进行混合，得到液固质量比为0.05～0.2︰1的羟基磷灰石与聚乙烯醇水溶液的混合粉料；