[发明专利]医用α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于医用生物材料技术领域，具体涉及一种α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法。

背景技术

硫酸钙作为骨移植替代物的研究己有一百多年的历史，具有良好的生物相容性及可降解性，是一种良好的骨修复材料。硫酸钙来源充足，灭菌方便，被广泛用于骨科、牙科、五官科的骨缺损填充，并可以作为抗生素、药物制剂以及生长因子等的载体，在作为支架材料的同时，发挥药物输送的作用。

商业化的医用硫酸钙产品有美国Wright公司的英国Encore公司的和德国的等，是一种具有高纯度的晶体结构无机化合物(CaSO₄.1/2H₂O)。大量的临床应用及实验也证明，硫酸钙可以促使成骨细胞附着并成骨，使破骨细胞吸收硫酸钙，形成生物降解，它在骨缺损区作为空隙的填充物，形成微酸环境，有利于血管和成骨细胞的长入，提供了骨形成所需的基质，并阻止软组织长入(M.V.Thomas，J.Biomed.Mater.Res.B：Appl Biomater.，2009，88：597-610)。

但是，临床使用的硫酸钙骨移植材料仍存在以下缺陷：(1)其降解速度快于新生骨组织的生长速度，在体内完全降解吸收的时间依据植入的部位而不同，一般在30～72天；(2)固化后力学强度较差，难以提供骨修复部位所需的力学强度；(3)修复初期不能与周围的骨组织形成化学键合作用，呈现出较弱的生物活性。

研究表明，具有均一的细小等轴晶粒的α-半水硫酸钙表现出优良的力学性能、适中的降解速率和良好的生物性能，因此改进α-半水硫酸钙的制备工艺，实现对α-半水硫酸钙晶粒尺寸和形貌的可控制备引起了国内外众多科研人员的关注。目前，在α-半水硫酸钙粉末制备方面已有一些文献和专利报道。例如，Peng Wang等应用盐溶法制备α-半水硫酸钙粉末，通过调整氯化钙溶液的浓度来调控α-半水硫酸钙的形貌，以达到提高其力学性能的目的(Peng Wang等，J.Am.Ceram.Soc.，2008，91：2039-2042)。Baohong Guan等在单纯的甲醇与水混合溶液中制备了α-半水硫酸钙，降低了反应的温度，但是其形貌呈不规则的长柱状(Baohong Guan等，J.Am.Ceram.Soc.，2011，94：3261-3266)。申请号为CN200710301268.9的中国专利申请公开了一种硫酸钙和冷冻干骨复合多孔支架及其制备方法，其中包括采用压热法制备半水硫酸钙，即在90℃和4.5个大气压下，使二水硫酸钙溶解再结晶制备半水硫酸钙。该制备方法反应条件较苛刻，对制备装置有较高的要求。申请号为CN01107002.1，CN03142607.7的中国专利申请公开了半水石膏的制备工艺，制得的半水石膏主要应用于建筑材料领域，与医疗器械领域对α-半水硫酸钙的形貌、大小要求均不同。申请号为CN200510047452.6的中国发明专利申请虽然提供了一种α-半水硫酸钙的制备工艺，但是所制备的α-半水硫酸钙呈长杆状，粒径大，不符合人工骨修复材料对力学特性的要求。

因此，如何改进现有的制备工艺，以改善医用硫酸钙人工骨材料的机械性能、降解速率和生物学性能，从而得到具有良好机械性能与自固化性能，降解与人体成骨匹配，可维持骨细胞生长与新骨形成的医用硫酸钙人工骨材料一直是科技工作者的重要研究课题之一。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述医用硫酸钙人工骨材料的技术现状，提供一种α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，能够制得分布均匀、晶粒细小，并且晶粒尺寸与形貌可控的α-半水硫酸钙，利用该α-半水硫酸钙通过自固化工艺后得到的医用硫酸钙人工骨材料的机械性能、降解速率和生物学性能均得到改善。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，包括如下步骤：

步骤1：在室温下，将适量转晶剂溶于蒸馏水中，超声分散均匀，然后逐一加入氯化钙与无水乙醇，充分搅拌均匀后得到反应液；

所述的反应液中，无水乙醇与蒸馏水的体积比为0.01～2，优选为0.5～1.5，进一步优选为0.8～1.1；

氯化钙与蒸馏水的质量比为0.1～4；

作为优选，所述的转晶剂与蒸馏水的质量比为0.001～0.05，进一步优选为0.003～0.015；

所述的转晶剂包括但不限于有机酸、有机钠盐、有机钾盐或者有机铝盐中的一种或几种的混合物。

步骤2：将步骤1得到的反应液加入三口烧瓶中，在80℃～110℃的油浴中预热20～30min，预热过程中三口烧瓶连接冷凝管进行冷凝回流；