[发明专利]一种骨修复用多孔羟基磷灰石材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种骨修复用多孔羟基磷灰石材料的制备方法，属于生物医用材料制备技术领域。

背景技术

在临床医疗过程中，经常遇到重建或再生因病或由于外伤造成的骨缺损情况，需要大量的骨缺损修复材料。目前临床应用最为广泛的骨缺损修复材料是自体骨和同种异体骨，但是存在来源不足、供骨区并发症、移植排异反应、疾病传播及融合时间较长等问题，限制了其应用，因而需要研究和开发新型人造骨修复材料以满足临床上的大量需求。

目前研究最多的骨修复材料是羟基磷灰石（Hydroxyapatite，Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，简称HA）。HA生物陶瓷材料因具有与人体骨骼晶体成分和结构基本一致，生物相容性、界面活性及骨传导性均优于各类医用合金、橡胶及其它高分子材料，并且能够与骨直接形成键性结合等优点，成为当前临床上人造生物骨修复材料的理想选择之一。生物研究和临床应用表明，临床上需要的骨缺损修复材料不仅要具有合适的力学性能，还希望具有与人体骨组织相似的互连多孔结构。互连多孔的羟基磷灰石骨修复材料不仅具有与骨组织的生长速度较匹配的降解速度，而且还能满足骨组织及血管的长入，加快骨缺损修复的过程。国内外相关研究结果表明，多孔羟基磷灰石骨修复材料中含有适当尺寸并占有一定体积分数的孔隙（一般希望孔隙率大于40%，大孔与微孔并存，大孔孔径100-300μm）能为细胞、纤维组织和骨组织的长入提供通道和生长空间，增大组织液与羟基磷灰石接触表面积，并通过影响代谢、营养传输和血管生长而决定骨长入的程度和速度，加快骨修复过程。

国内外目前制备多孔HA基骨修复材料的方法主要有化学发泡法（H₂O₂、碳酸盐、亚硫酸盐等作为发泡剂，聚乙烯醇作为粘结剂）、聚合物泡沫模板浸渍法（聚氨酯海绵作为造孔材料，聚乙烯醇或硅酸钠作为粘结剂）、凝胶注模成型法（蜡球作造孔剂，聚乙烯醇作为粘结剂）、造孔剂法（碳酸氢铵、萘、氢化钛及乙基纤维素作造孔剂，聚乙烯醇作为粘结剂）等。但是上述方法存在以下问题：（1）为了提高材料的力学性能和获得稳定的多孔结构，上述方法制备过程中往往需要对材料进行较长时间的高温烧结过程。而过高的烧结温度和较长的保温时间会造成HA发生部分分解，由于HA的分解产物与HA的降解速率不一致，导致材料的降解速率与骨组织爬行替代速率不匹配，使得材料的骨缺损修复能力降低；（2）上述方法制备材料的过程中需要加入粘结剂（如聚乙烯醇、硅酸钠等），尽管在高温烧结过程中粘结剂绝大部分会分解挥发，但仍然有少量的粘结剂残留在材料中。这些残留的粘结剂如硅酸钠不会降解，会影响微血管及骨组织的长入，降低材料的生物相容性和成骨活性，而聚乙烯醇已被证明具有肝和胆囊组织毒性；（3）上述方法在制备多孔HA材料的过程中容易引入杂质，会对材料的生物相容性造成不利影响。因而利用上述方法制备的多孔HA骨修复材料不能完全满足临床使用的要求，需要寻找新的制备方法来克服上述制备方法存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有骨修复用多孔羟基磷灰石材料制备技术的不足，提供一种利用放电等离子烧结制备骨修复用多孔羟基磷灰石材料的方法，获得成分纯净无有害杂质、孔隙率可控、降解速率适宜、具有良好成骨诱导活性的骨修复用多孔羟基磷灰石材料，满足临床上对用于机体硬组织再生或重建的骨缺损修复材料的性能要求，推进其临床应用。

本发明的技术方案是：一种骨修复用多孔羟基磷灰石材料的制备方法，经过下列工艺步骤：

（1）按羟基磷灰石25%~50%、碳酸氢铵75%～50%的质量百分比，分别称取羟基磷灰石粉末和碳酸氢铵粉末，混合均匀（放入混料机内混合30~45min）后得到羟基磷灰石和碳酸氢铵的混合粉末。

（2）将步骤（2）得到的混合粉末放入定制不锈钢模具中，通过压头施加200~500MPa单向压力，冷压成型后退模得到块体压坯。

（3）将步骤（2）得到的混合粉末放入定制不锈钢模具中，通过压头施加200~500MPa单向压力，冷压成型后退模得到块体压坯。

（3）将步骤（2）得到的块体压坯装入柱形石墨模具中，置于放电等离子烧结炉中，系统真空抽至6~8Pa后进行烧结，以100~150℃/min的升温速度，加热至800~900℃的烧结温度后保温5~8min，烧结过程中持续抽真空使得碳酸氢铵完全分解挥发后再随炉自然冷却至室温，退模即得到骨修复用多孔羟基磷灰石材料。

本发明步骤（1）中，羟基磷灰石的纯度≥97%，平均粒径10~30nm。