[发明专利]一种镁合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法，尤其是涉及一种生物医用的镁合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着骨组织工程研究的不断深入，开发具有良好力学性能、又可在体内安全降解的新型骨组织工程材料具有重要意义。医用金属材料机械强度高、韧性好、耐磨损、耐疲劳，而且具有良好的稳定性和加工性能，是临床上应用最广泛的承力植入材料。目前已经应用于临床的金属材料有不锈钢(铁基合金)、钴基合金和钛基合金等。尽管这些医用金属材料具有良好的综合力学性能和优良的加工性能，在作为组织修复和植入材料使用方面是其他材料无法比拟的，但是医用金属材料大多为生物惰性材料，缺乏骨诱导性，不能与宿主骨组织化学性结合，仅形成一层致密的纤维包膜，而且弹性模量偏大，机械力学适应性差，易导致应力集中而松动、脱落。另外，此类材料如作为短期植入材料，在人体组织功能恢复之后，需通过二次手术取出，增加患者的痛苦及医疗费用负担。

生物可降解金属是本世纪初开始迅速发展的，主要是指以镁基合金为代表的新一代医用金属材料，这类新型医用金属材料摒弃了人们通常将金属植入物作为生物惰性材料使用的传统思想，而巧妙地利用镁在人体内环境中可发生降解的特性，以可控方式实现金属植入物在体内的修复功能，并逐渐降解直到最终消失的临床目的。由于镁是可降解金属，其化学成分是生物体的生命元素，具有良好的生物相容性、独特的降解性能、优异的综合力学性能，因而其医学应用前景极为诱人和广阔。

镁合金材料由于具有良好的生物学特性、力学特性以及可降解性，有望作为一种新型骨组织工程支架材料。然而，镁合金作为骨植入支架材料也存在一些问题：作为骨组织工程支架材料，要求植入材料的降解速度和骨组织修复重建速度匹配。但是镁合金的腐蚀速度过快，在体内服役期间会发生严重的腐蚀，同时机械性能下降，这在很大程度上限制了镁合金在骨组织工程中的进一步应用。

生物医用复合材料不仅兼具组分材料的性质，而且可以得到单组分材料不具备的新性能，为获得结构和性质类似于人体组织的生物医学材料开辟了一条广阔的途径。羟基磷灰石(HA)具有与人体骨骼极其相似的成分和结构，并且具有极好的生物相容性和生物活性，因此被广泛地认为是一种很好的生物医用材料，目前已作为非承重骨替代材料应用于医学临床。但由于其脆性大、强度低，不满足作为承重骨替代材料的要求。

中国专利CN103074512A公布了一种镁或镁合金-多孔羟基磷灰石复合材料及其挤压铸造制备工艺，其中多孔羟基磷灰石的孔径选择满足临床骨修复需要的几百微米，在挤压铸造过程中，首先用压头施加较低压力使镁或镁合金熔体浸渗到多孔羟基磷灰石的孔洞中，然后在镁或镁合金熔体凝固过程中施加较高的压力，以控制凝固后镁或镁合金的组织。该发明的镁或镁合金-多孔羟基磷灰石复合材料保证了多孔羟基磷灰石的双连通性质，填充进多孔羟基磷灰石孔洞中的镁或镁合金起到了增加强度的作用，避免了多孔羟基磷灰石结构的碎裂，适用于骨修复领域。该专利中采用多孔羟基磷灰石骨架作为基体材料，将镁合金熔体在压力下浸渗入羟基磷灰石孔洞中，这种挤压铸造的方法较易产生结构不均匀及成分偏析；由于羟基磷灰石是脆性材料，在压力条件下很容易产生裂纹等缺陷，而且加压会使得原先的孔结构发生变形，导致最终形成的镁合金—羟基磷灰石复合材料成分结构不均匀，影响性能的均一性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型的镁合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种镁合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)溶胶凝胶法制备纳米羟基磷灰石粉末：

以Ca(NO₃)₂·4H₂O和P₂O₅为原料，其中Ca(NO₃)₂·4H₂O和P₂O₅以Ca/P摩尔比=1.67进行混合，在乙醇溶液中搅拌并水浴加热，水浴加热的温度为50～60℃，时间为2～3h，得到无色透明溶液，用氨水调节溶液pH=11，继续搅拌后，静置陈化处理，形成凝胶，将凝胶放入烘箱中，调节烘箱中的温度为80～100℃，使乙醇挥发掉，得到白色块体，将得到的白色块体研磨成粉末状，进行真空热处理晶化，真空热处理晶化的温度为700～800℃，保温1～2小时，得到纳米羟基磷灰石粉末；