[发明专利]一种多孔性羟基磷灰石生物活性材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种多孔性羟基磷灰石生物活性材料及其制备方法和应用。以超硬石膏为原料，添加不同颗粒度的石蜡球造孔剂，用颗粒造孔法制备多孔性硫酸钙，经水热处理可得到力学强度、孔隙率和孔大小可控的且具通孔的和生物活性良好的多孔性羟基磷灰石生物材料，用作硬组织缺损修复材料和体外骨组织培养用细胞支架材料。与现有技术相比，本发明具有工艺简单易行且便于推广等优点。

技术领域

本发明涉及生物材料领域，尤其是涉及一种多孔性羟基磷灰石生物活性材料及其制备方法和应用。

背景技术

现有的人体硬组织修复和替换材料有金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料等几种，各有优缺点。从仿生的角度讲，材料成分与人体骨组织越相近，得到的效果则是最好的。人工合成羟基磷灰石是临床上使用较多的材料，它含有人体组织所必需的钙和磷元素，成分组成、理化性质与人体正常骨的无机成分相似，且不含有其他有毒元素，植入人体后可与人体骨骼相结合，并逐渐被自体骨所替代，具有良好的生物相容性和骨引导性。人工羟基磷灰石在牙科领域已有多年的应用历史，己有多种表明羟基磷灰石复合细胞后在体内有成骨能力，此外还有诱导新骨形成的作用。它被植入体内后，钙和磷在体液的作用下会游离出材料表面，被机体组织所吸收，再通过羟基基团与体内组织的化学键结合，最终长出新的骨组织。总的来说，羟基磷灰石拥有良好的生物相容性；与天然骨的无机成分相似性好；机械性能、理化性质、生物学活性良好；来源广泛等优点。

除了材料的组成之外，材料的结构在很大程度上会直接影响到材料的临床应用。以前的研究表明，孔径在50-500微米的多孔块体生物材料最适合作为硬组织修复材料和细胞支架材料。孔径在这个范围的多孔生物材料的优点是有利于细胞迁移、组织长入及材料与活体组织的融合从而更有效地达到修复人体组织缺损和组织重建的目的。组织长入多孔结构中还能增强种植材料的驻扎和稳定性。此外，在近几年迅速发展的组织工程学研究中，可生物降解的多孔生物材料是一个必不可少的部分。以多孔支架作为细胞载体，让细胞在基质材料中生长并构建含有本体细胞基因信息的活体组织，再植入人体中以修复缺损组织和器官。因此，多孔羟基磷灰石生物材料作为硬组织缺损修复材料和用于体内外骨组织再生研究有着广泛的应用前景。

多孔羟基磷灰石生物陶瓷材料的制备方法多种多样，多以羟基磷灰石粉末为原料，以氯化钠、水等为造孔剂，通过溶解法、冷冻干燥法等进行制备。但利用简便易得石蜡和石膏为原料的方法还未见报道。

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与自体骨成分相似，同时孔径和孔隙率可控且具通孔的多孔性羟基磷灰石生物活性材料及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多孔性羟基磷灰石生物活性材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)造孔剂的制备：将熔融的石蜡加入聚乙烯醇水溶液中，加热并充分搅拌后，迅速冷却，形成大量石蜡小球，过筛后得到石蜡小球造孔剂；通过PVA溶液的乳化作用使石蜡成球，通过不同孔径的筛网筛选不同直径的石蜡球作为造孔剂，从而实现了材料孔径可控。

(2)将石蜡小球造孔剂和超硬石膏混合后，并灌入模具中，经加压、固化后脱模，并修整表面，得到半成品；通过调节超硬石膏与石蜡球的质量比调节制得材料的孔隙率。

(3)将半成品置于正己烷中加热、浸泡，直至除去石蜡，再用乙醇洗涤，风干后，得到多孔性硫酸钙；

(4)将多孔性硫酸钙与磷酸三钠溶液混合后，水热处理，得到多孔性羟基磷灰石生物活性材料。通过这部水热反应，可以使硫酸钙转化为羟基磷灰石，使材料成分与自体骨更相近。具有更好的生物相容性，与自体骨成分更为相近，可以促进细胞黏附生长，对于骨再生有良好的促进作用。

进一步地，所述的聚乙烯醇水溶液浓度为1.8-2.1％(W/V)。

进一步地，所述的石蜡与聚乙烯醇水溶液的质量体积比为50g:(500-800)ml。