[发明专利]一种硅磷钠钙生物材料的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅磷钠钙生物材料的制备方法及应用，特别涉及一种化学式为Na₃CaPSiO₇的硅磷钠钙生物材料，属于生物材料领域。

背景技术

羟基磷灰石(HA，Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)是自然骨和牙齿的主要组成成分之一，具有良好的生物活性和生物相容性，人工合成的羟基磷灰石材料具有与自然矿物相似的结构、形态和成分。作为一种人造材料应用到硬组织的修复等生物领域，目前可采用不同工艺制备具有各种性能的HA陶瓷和粉料以满足不同的临床要求，已广泛应用于医学工程中。原位仿生矿化制备的羟基磷灰石属表面活性材料，它与生物体硬组织有相似的化学成分和结构，植入人体后可以诱导骨细胞在其表面上粘附、增殖，实现骨组织的再生，对组织无毒性和排斥作用，能与骨形成很强的化学结合，可以用作骨缺损的填充材料，为新骨的形成提供支架，发挥骨传导作用，是理想的硬组织替代材料。

人体骨主要由纳米羟基磷灰石和I型胶原组成，采用I型胶原诱导纳米羟基磷灰石矿化制备仿生骨被广泛研究，但是I型胶原存在着价格昂贵、纯化困难以及可能带来潜在病原体的危险等缺点。因此，利用胶原以外的具有良好生物活性的无机材料作为生物矿化模板制备仿生骨是一条理想的途径。

目前，比较常用的磷酸钙生物陶瓷虽具有优良的生物相容性和成骨传导性，但是其力学强度较低限制了其应用，同样有研究显示磷酸钙类陶瓷降解缓慢。而研究发现硅酸盐陶瓷可以促进骨再生，并且在降解性能、力学性能及生物活性方面都表现了其独特的优于磷酸钙生物陶瓷的优点。

到目前为止，纯相硅磷钠钙Na₃CaPSiO₇陶瓷材料作为生物材料未见报道。

发明内容

鉴于上述以往技术的报道和本发明的实质性发明创造，本发明的目的之一在于提出一种兼具吸附羟基磷灰石和诱导羟基磷灰石原位仿生矿化功能的硅磷钠钙生物材料，本发明的目的之二在于提出一种硅磷钠钙生物材料的制备方法，本发明的目的之三在于提出一种硅磷钠钙材料在生物和医用领域的用途。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种硅磷钠钙生物材料，它的化学式为Na₃CaPSiO₇，所述硅磷钠钙材料可在模拟体液(SBF)中进行矿化处理得到类骨羟基磷灰石。

一种硅磷钠钙生物材料的制备方法，采用高温固相法合成样品，包括以下步骤：

(1)以含钙离子的化合物、含钠离子的化合物、含硅离子的化合物和含磷离子的化合物为原料，按通式Na₃CaPSiO₇中对应元素的化学计量比称取各原料，研磨并混合均匀；

(2)将步骤(1)得到的混合物在空气气氛下预煅烧1～2次，预煅烧温度为300～1000℃，煅烧时间为1～16小时，自然冷却后，研磨并混合均匀；

(3)将步骤(2)得到的混合物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为1100～1400℃，煅烧时间为2～16小时，自然冷却后，研磨即得到粉末状硅磷钠钙生物材料。将得到的混合物粉末干压成型，制成素坯并无压煅烧即得到块体。

所述的含有钠离子Na⁺的化合物为氧化钠、碳酸钠、硝酸钠、氯化钠、氢氧化钠和硫酸钠中的一种；所述的含有钙离子Ca²⁺的化合物为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、硫酸钙、硝酸钙、草酸钙中的一种；所述的含有硅离子Si⁴⁺的化合物为二氧化硅；所述的含有磷离子P⁵⁺的化合物为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵中的一种。

步骤（2）的预煅烧温度为350～1000℃，煅烧时间为2～15小时；步骤（3）的煅烧温度为1150～1400℃，煅烧时间为3～15小时。

将步骤（3）得到的粉末状硅磷钠钙在压力8MPa～10MPa的条件下干压成型，再进行煅烧，煅烧温度为1150～1350℃煅烧，煅烧时间为3～15小时。

选择可溶性钙源、可溶性钠源、可溶性硅源和可溶性磷源为原料，采用湿化学法合成样品，包括以下步骤：