[发明专利]一种梯度结构磷酸钙颗粒及其制备方法和制备装置

说明书

本发明公开了一种梯度结构磷酸钙颗粒及其制备方法和制备装置，涉及陶瓷材料制备技术领域，所述梯度结构磷酸钙颗粒中含有磷酸钙和活性金属氧化物，所述梯度结构磷酸钙颗粒呈球形，颗粒平均直径为2～3mm，颗粒的外层和内层含不同的活性金属氧化物。本发明制备的羟基磷灰石颗粒内外层可根据临床骨缺损需求构建不同活性金属氧化物，可以在球形羟基磷灰石颗粒外层构建具有抗菌活性外层，在植入初期，颗粒表面快速与人体组织接触，达到快速抗菌的效果；在球形羟基磷灰石颗粒内层构建促进骨修复的活性内层，可以在移植后慢慢释放活性离子，促进组织生长，从而解决了现有技术无法实现人体在移植骨修复材料后不同阶段对于材料功能的要求的技术问题。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备技术领域，具体涉及一种梯度结构磷酸钙颗粒及其制备方法和制备装置。

背景技术

随着医疗技术以及经济的发展，人们对生活品质要求也越来越高，包括一些因骨肿瘤疾病、交通意外创伤、人口老龄化等原因导致的骨缺损病人，他们都迫切寻求骨修复以恢复至正常生活水平，这就使得临床上对骨修复材料的需求日益增大。

羟基磷灰石(HA)是哺乳动物骨骼的主要矿物成分，因其良好的生物相容性、生物活性和骨诱导能力，在生物医学应用中很受青睐。另外，HA表面在体液中可作为骨矿物质的成核位点，且HA在确定的生理环境(温度、pH值、体液)中溶解度较低，是最稳定的磷酸钙。但受HA材料自身限制，一方面其脆性大，加工成型困难，另一方面骨诱导活性和生物活性不足。因此，HA常与其他其他大分子和活性离子形成复合材料，进而表现出更好的抗菌效果和成骨能力，满足理想的骨填充材料的要求。对于复杂骨缺损的修复，颗粒状骨移植物由于其可移动性和易于操作的性质，能满足不同部位和不同形状骨缺损的填充，比大块支架更适合。此外，与不规则粒子(棱角边缘)相比，球形颗粒引起的炎症反应较小；此外，高比表面积的颗粒还能促进细胞的粘附和增殖。由于大的粒间空间对血管的生长至关重要，相较于纳米/微米球形颗粒，大的球形颗粒更适合作为骨填料(1mm)。基于此，公开号为CN104548213B、专利名称为《一种多孔球形磷酸钙骨填充材料及其制备方法》的专利文件，就公开了一种利用磷酸钙、海藻酸钠以及粘接剂等组分组成的浆料滴加在可溶性钙盐溶液中形成凝胶微球，再烘干、烧结而得到的多孔球形磷酸钙骨填充材料，该材料由于加入了海藻酸钠，在复合凝胶微球预烧和后续的烧结过程中，海藻酸钠的分解脱离会在球形颗粒基体内部留下丰富的微孔。此种多孔结构的磷酸钙颗粒植入体内后有利于体液的循环以及营养和氧的供给，生物活性更高，可提高骨填充材料植入的成功率。

但是骨修复是一个复杂和长期的过程，这个过程可能会受到细菌感染、骨愈合缓慢的阻碍，上述方法并不能解决以上问题。传统的治疗方法是通过给药系统对抗生素进行局部和系统的注射，这种治疗方式往往耗时长，且伴随着潜在的细菌耐药性。为了克服这些问题，一些金属离子，如Cu²⁺，Zn²⁺在骨组织修复过程中显示出良好的抗菌效果。锶则被报道为骨再生的载体，锶可以增加破骨细胞凋亡，促进前成骨细胞增殖和胶原合成，从而抑制骨吸收，来调节骨转换以有利于新骨形成。二价钴(Co²⁺)和镍(Ni²⁺)则可以在不影响骨传导性能的前提下增强血管生成能力。因此，含金属离子的磷酸钙骨填充材料也进入了人们的实现，比如公开号为CN101628124、专利名称为《一种锶羟基磷灰石的制备方法及其应用》的专利申请文件，就公开了一种含锶-钙的羟基磷灰石材料，该不仅具有生物相容性，而且在人体的体液中能形成纳米锶羟基磷灰石，具有生物活性，更重要的是在人体体液中，最终可以完全溶解，具有其它生物玻璃不具备的生物降解和吸收作用。此类可溶性玻璃材料，可以作为组织工程中骨细胞生长的主要支架材料。但以离子形式掺入HA晶格内，离子掺入量有限，难以形成多种离子掺杂形式，且离子释放难以有效控释。