[发明专利]一种高分散性无定形磷酸钙纳米粉体及其制备方法和应用

说明书

本发明所述的高分散性无定形磷酸钙纳米粉体，包括1～5份稀土、20～50份钙盐、20～50份水玻璃、3～8份氯化钠。本发明所述的制备方法，包括S1.混合，滴加；S2.在200～210℃，30～60min条件下的水热反应；S3.在250～300℃下焙烧5～15min；S4.混匀；S5.在110～150℃，30～90min条件下的水热反应；S6.过滤，干燥，研磨。本发明作为生物医用3D打印材料。本发明攻克了ACP纳米粉体分散性差与骨强度指数低的关键技术瓶颈。团簇内部的正电性层状片晶一方面通过静电引力阻止团簇的崩解，有效阻止ACP的自发相变，另一方面通过静电斥力阻止ACP团簇靠近，从根本上阻止ACP纳米粉体的团聚，使之稳定地处于纳米尺度，进而保证实体成品的骨强度指数高，满足骨骼修复治疗的临床需求。

技术领域

本发明涉及3D打印材料领域，更具体地，涉及一种高分散性无定形磷酸钙纳米粉体及其制备方法和应用。

背景技术

无定形磷酸钙(amorphous calcium phosphate，ACP)是磷酸钙的热力学亚稳态，由于具有很好的生物相容性、良好的骨诱导作用和生物活性等特性优势而广泛用作人体外骨等生物体骨骼的植入材料、药物载体等。然而，ACP很不稳定特别是接触到水或酸，其即迅速相变，不仅在形成初期就会很快转变为稳定的磷灰石而很难得到高纯度的无定形物相，而且即便在ACP沉淀过程几分钟内收集好，然后立即充分冷冻干燥并需在低温下保存在真空中，其亦在一个月左右会大量自发相变转化变质。正因如此，将改性ACP作为粉末材料，以水或稀酸为粘结溶液，通过3D打印的方式可制备任意形状的生物体骨骼植入材料，这是当前国际快速成型制造热点技术之一，已在部分西方发达国家获得初步的临床应用，显示出了极其广阔的发展潜力。目前国内在改领域的发展处于起步阶段，与国外的技术差距很大。

现有技术制备ACP纳米粉体的工艺主要分为湿法和干法两大类，从制备技术原理来说主要分为共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、机械法四大类。然而，无论采用何种现有制备技术，都较难获得高稳定性、高纯度的改性ACP。

为了提高改性ACP的稳定性和纯净度，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。

该技术方案虽然提高了现有改性ACP的稳定性和纯净度，但是，其未考虑到改性ACP粉体在储藏过程中容易团聚、不易储存的问题。ACP纳米粉体在储存时极易团聚，导致在3D打印过程中接触到粘接溶液的液滴时，ACP的水化硬化反应程度迅速降低，从而使得ACP/3D打印骨成品的骨强度指数很差，这是一个ACP/3D打印技术领域关键的技术难题。

因此，如何能够制备分散性好、稳定性好、纯度高、骨强度指数优异的3D打印用ACP纳米粉体是当今国内外相关行业迫切所要解决的技术难题。

发明内容

本发明的首要目的在于针对上述缺陷和不足，提供一种不仅具有高稳定性、高纯度，同时还具有良好的分散性、骨强度指数优异的无定形磷酸钙纳米粉体。

本发明的另一个目的在于，提供一种高分散性无定形磷酸钙纳米粉体的制备方法。

本发明的再一个目的在于，提供一种高分散性无定形磷酸钙纳米粉体的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的具体技术方案为：

本发明所述的高分散性无定形磷酸钙纳米粉体，包括按重量计的0.1～0.5份正电性层状硅酸盐、100～200份钙盐、以及100～200份磷酸盐；其中，所述正电性层状硅酸盐包括按重量计的1～5份稀土物质、20～50份钙盐、20～50份水玻璃、以及3～8份氯化钠。

作为本发明进一步的技术方案，所述正电性层状硅酸盐包括按重量计的2～4份稀土物质、30～40份钙盐、30～40份水玻璃、以及5份氯化钠。