[发明专利]一种抗压性能优异的无定形磷酸钙及其制备方法和应用

说明书

本发明所述的抗压性能优异的改性无定形磷酸钙，包括0.1～0.5份稀土、0.1～0.5份镁盐、1～5份氢氧化钠溶液、100～300份钙盐、以及100～300份磷酸盐。本发明所述的抗压性能优异的改性无定形磷酸钙的制备方法，包括S1.将稀土物质和可溶性镁盐分别加到纯水中，滴入氢氧化钠溶液；S2.搅拌，进行水热反应；S3.出料，过滤、洗涤、干燥至恒重，研磨制得纳米粉体。本发明用于生物医学3D打印材料。本发明不仅重新恢复了矿化相变的能力，而且水化产物晶体的内在结合力显著增强，从而制成机械强度，尤其是抗压强度非常优异的打印骨成品，彻底攻克了打印骨成品无法用于生物体承重骨治疗修复的技术瓶颈。此外，本发明具有高稳定性、高纯净度的特点。

技术领域

本发明涉及打印材料技术领域，更具体地，涉及一种抗压性能优异的无定形磷酸钙及其制备方法和应用。

背景技术

无定形磷酸钙(amorphous calcium phosphate，ACP)是一类远程无序、近程有序的玻璃态物质。ACP的近程结构的化学组成范围较大(钙磷比一般在1.0～2.0之间波动)。由于ACP具有各向同性，不存在晶态物质的选择性生长，因而ACP具有典型的无定形物质的球形形貌(通过SEM观察到ACP的球形初生颗粒的直径大约几十纳米，其易发生二次团聚而导致直径长大到数十微米)。由于ACP诸多独特的性质，使其不仅在生物医学方面具有其他磷酸钙材料无法替代的地位，而且在生物矿化方面也具有十分重要的意义。

在生物医学材料领域里，特别是随着近年3D打印技术的成熟，将ACP通过3D打印机制备所需形状的生物体骨骼植入材料是发展前景最好的临床技术之一。ACP/3D打印骨成品已经在美国、日本、德国、荷兰等发达国家获得了一定程度的临床使用(特别是在CPC骨水泥、组织工程支架、牙科材料、药物控释载体等行业得到了比较快速的应用与发展)，但在国内基本上还处于空白状态。

目前ACP制备方法大体上主要可分为湿法和干法两大类；但无论是湿法工艺，还是干法工艺，所制备的ACP都含有较多杂质(特别是干法工艺制成的ACP的杂质含量很高，而且ACP化学结构可控性较差)，导致其目前无法在生物医学行业获得广泛应用。与此同时，即使能获得纯净ACP，但由于其为热力学不稳定的磷酸钙物相，所以即使存储于真空条件也会在一个月左右自发相变转成更加稳定的磷灰石类物相，而在潮湿环境下几天内便会迅速自发相变；即使加入某些特定离子或者生物大分子进行结构改性，ACP也只能在较短的时间内保持无定形的物相。

为了获得高纯度、高稳定性的ACP，申请号为201910172278.X的中国发明专利，采用稀土物质、硅溶胶、可溶性镁盐、可溶性铝盐、氟盐等为原料，通过高温水热反应制得零电荷硅酸镁铝助剂，并将其参与钙源和磷源的高温水相反应，从而制得无定形磷酸钙纳米粉体材料。该技术方案改进了传统的ACP稳定性，同时获得纯度高的实体成品。

虽然，该技术方案在稳定性和纯度上有所提高，但是，对于关键的技术瓶颈，ACP所制取的生物体骨骼植入实体成品(ACP/3D打印骨成品)的机械强度较低，尤其是抗压性能较低，该技术方案中成品的抗压强度大概在11.5PMa左右，难以用作人体承重部位的骨骼移植修复，直接导致当前ACP/3D打印骨成品仅得到较少临床应用的根本性原因，严重制约了其进一步技术发展和市场应用。

发明内容

本发明的首要目的在于针对上述缺陷和不足，提供一种在高稳定性、高纯净度的基础上、进一步提高抗压性能的改性无定形磷酸钙。

本发明的另一个目的在于，提供一种压性能优异的改性无定形磷酸钙的制备方法。

本发明的再一个目的在于，提供一种压性能优异的改性无定形磷酸钙的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的具体技术方案为：