[发明专利]生物医用缓释金属离子的硫酸钙基复合颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用缓释金属离子的硫酸钙基复合颗粒及其制备方法。

背景技术

硫酸钙作为人工骨修复材料已有百年的历史。其中，α-半水硫酸钙以其良好的生物相容性、骨传导性，体内降解可吸收性和高的抗压强度等特性使其成为无机骨修复材料的研究热点并广泛用于骨修复中。但是，α-半水硫酸钙水化后形成的二水硫酸钙在体内的降解速度仍快于新骨的形成速度，其骨修复性能受到一定的影响。

目前，同样作为生物活性材料的磷酸钙也被广泛应用于骨修复中。磷酸钙具有和人体硬组织相似的组成成分，以及良好的生物相容性和骨传导性，但是，其降解缓慢，体内存留时间过长，达不到在治疗期内完全降解的要求，影响了新骨的长入，这也成为研究者和企业迫切需要解决的问题。

针对硫酸钙降解过快和磷酸钙难以降解的问题而进行的研究很多。主要的研究和专利都是基于硫酸钙和磷酸钙的降解速率不同，利用两种成分比例的不同调节降解速度，从而使之与人体骨组织生长速度相匹配。如CN 101020085公开的一种新型无机植骨材料，由β-磷酸三钙和α-半水硫酸钙按一定的质量分数配比组成； CN 101843920 A公开的自成孔磷酸钙骨水泥支架的制备方法，将一定硫酸钙加入到可注射磷酸钙骨水泥，制备出新型的复合骨水泥；

除控制控制降解速度外，一些研究还将金属离子添加到磷酸钙或硫酸钙中，改善材料的成骨特性。如CN 1799643公开的生物医用缓释金属离子的磷酸钙复合粉末，含金属离子的磷酸钙复合材料可以作为生物活性材料，在植入体内后刺激蛋白活性，促进新骨的生长，但磷酸钙降解速度缓慢的缺点并没有得到改善。而CN 102430147 A公开的掺锶的硫酸钙材料，尽管随着该材料的降解也会不断释放锶离子，有利于促进新骨形成，但该材料并没有改变硫酸钙降解速度过快的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能改善硫酸钙降解过快和磷酸钙降解过慢的缺点，又能释放金属离子，刺激蛋白活性，促进新骨生长的生物医用缓释金属离子的硫酸钙基复合颗粒及其制备方法。

本发明的生物医用缓释金属离子的硫酸钙基复合颗粒，它的每一颗颗粒均由含金属离子的硫酸钙和纳米结构化的含金属离子的磷酸钙多相复合浇铸而成，其中，含金属离子的硫酸钙粉末的晶相为α-半水硫酸钙，纳米结构化的含金属离子的磷酸钙粉末的晶相为羟基磷灰石、α-磷酸三钙和β-磷酸三钙中的任意一相或两相，M/(M+Ca)的摩尔比为0.0001～0.1，M表示金属离子锌、锶、镁、镧、铕、铒、锰、硅和锆中的一种或几种。

上述的α-半水硫酸钙的晶粒为30～100μm；纳米结构化的含金属离子的磷酸钙粉末的粒径为40nm～500nm，粉末中的单相晶粒尺寸为5nm-40nm。

制备本发明生物医用缓释金属离子的硫酸钙基复合颗粒的方法，有以下三种方案：

方案1

包括以下步骤：

1) 将易溶于水的含金属离子化合物溶于去离子水中，得到含金属离子的水溶液；

2)将步骤1)的含金属离子的水溶液和二水硫酸钙搅拌混合后放入反应釜中，其中，M/(M+Ca)的摩尔比为0.0001～0.1，M表示金属锌、锶、镁、镧、铕、铒、锰、硅和锆离子中的一种或几种，反应温度为130～150℃，反应时间为6～10小时，然后酒精过滤，烘干，获得含金属离子的α-半水硫酸钙粉末；

3)按CN1799643所述的方法制备纳米结构化的含金属离子的α-磷酸三钙、β-磷酸三钙或α-磷酸三钙和β-磷酸三钙复合粉末；

4) 将步骤2) 制得的含金属离子的α-半水硫酸钙粉末和步骤3) 的纳米结构化的含金属离子的α-磷酸三钙、β-磷酸三钙或α-磷酸三钙和β-磷酸三钙复合粉末按质量比1～4进行混合；

5)将步骤4)的混合粉末与步骤1)的含金属离子水溶液按固液比2.5～3.5进行搅拌混合，浇铸成颗粒。

方案2

包括以下步骤：

1) 将易溶于水的含金属离子化合物溶于去离子水中，得到含金属离子的水溶液；

2)将步骤1)的含金属离子的水溶液和二水硫酸钙搅拌混合后放入反应釜中，其中，M/(M+Ca)的摩尔比为0.0001～0.1，M表示金属锌、锶、镁、镧、铕、铒、锰、硅和锆离子中的一种或几种，反应温度为130～150℃，反应时间为6～10小时，然后酒精过滤，烘干，获得含金属离子的α-半水硫酸钙粉末；

3)按CN1799643所述的方法制备纳米结构化的含金属离子的羟基磷灰石、α-磷酸三钙或羟基磷灰石和α-磷酸三钙复合粉末；