[发明专利]一种活性离子掺杂弱结晶缺钙羟基磷灰石陶瓷微球人工骨及其制备方法

说明书

本发明公开了一种活性离子掺杂弱结晶缺钙羟基磷灰石陶瓷微球人工骨及其制备方法。本发明是通过化学沉淀法结合低温烧结制备出活性离子掺杂的弱结晶缺钙羟基磷灰石粉体，然后采用挤出滚圆法制备得到活性离子掺杂弱结晶缺钙羟基磷灰石陶瓷微球，然后经过冷等静压、干燥、低温烧结以及筛分后，就得到活性离子掺杂弱结晶缺钙羟基磷灰石陶瓷微球人工骨。本发明制备工艺较简单，制备出的弱结晶缺钙羟基磷灰石陶瓷属于纳米生物陶瓷，表现出更好的生物活性，能够更加接近于天然骨组织的无机矿物相的组成，通过活性离子掺杂有效地提高了材料的成骨活性以及成血管活性，对于拓宽弱结晶缺钙羟基磷灰石在骨缺损填充修复领域的临床应用具有重要意义。

技术领域

本发明属于骨缺损修复生物医用材料领域，具体涉及一种活性离子掺杂弱结晶缺钙羟基磷灰石陶瓷微球人工骨及其制备方法。

背景技术

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA；Ca/P摩尔比为1.67)与天然骨中无机矿物相的成分十分相似，是理想的骨替代材料，在植入体内后能与骨组织形成牢固的化学键合，具有很好的生物相容性和骨传导性，但是由于HA具有相对高的结晶度和稳定性，传统化学计量HA在体内几乎不发生降解，会在骨修复进程中阻碍新骨的生成。与高结晶度HA相比，低结晶度HA具有更高的蛋白质吸附能力、生物活性以及钙和磷的释放速率，从而促进细胞粘附，增殖和成骨分化。

据研究发现，天然的骨矿物质是含有多种微量离子的弱结晶缺钙羟基磷灰石(Calcium deficient hydroxyapatite,CDHA)。CDHA的Ca/P摩尔比低于1.67，属于非化学计量。天然磷灰石除了是弱结晶结构外，通常还存在多种微量离子取代现象，如Ca²⁺被Zn²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、K⁺等阳离子取代，OH^-被CO₃^2-、F^-部分取代，PO₄^3-被SiO₄^4-、CO₃^2-部分取代，这些微量离子会影响磷灰石的结晶度、机械性能、生物活性、可吸收降解性，甚至进一步优化材料的成骨和成血管性能(Yong Huang et al.Strontium and copper co-substitutedhydroxyapatite-based coatings with improved antibacterial activity andcytocompatibility fabricated by electrodeposition[J].Ceramics International,2016,42(10):11876-11888.)。研究表明，锌元素掺杂不仅能调控免疫反应、促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化，还能抑制破骨细胞的骨吸收活性。镁元素掺杂能够促进成骨细胞的粘附与增殖、抑制破骨细胞的活性，还能通过诱导内皮细胞产生一氧化氮来改善材料的促血管生成能力。锶元素掺杂可抑制破骨细胞的活性，减少骨吸收；同时，促进成骨细胞增殖，改善骨形成。硅掺杂会增加磷酸钙的溶解度更易于在体内降解，在骨形成早期能促进胶原的合成来促进新骨生成。因此，与传统化学计量的高结晶度羟基磷灰石相比，弱结晶度的缺钙羟基磷灰石与自然骨磷灰石结构、成分和性能更为接近，表现出更加优异的降解性能和成骨活性。