[发明专利]硅磷酸钙生物材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及硅磷酸钙生物材料及其制备方法和用途，特别涉及一种化学式为Ca₅(PO₄)₂SiO₄的硅磷酸钙生物材料，属于生物材料领域。

背景技术

对于生物材料而言，磷酸钙盐由于具有与脊椎动物的硬组织，如骨骼、牙齿等相似的矿物成份和结构，这类材料无论以什么形式应用，都被证明具有良好的生物相容性，无毒副作用。但是也存在一定的不足，例如羟基磷灰石在体内稳定性好，不易被降解吸收，且生物活性不高。再如磷酸三钙陶瓷虽然具有良好的可生物降解吸收性能，但是也存在生物活性不高的问题。

针对这些问题，研究人员以人工合成的磷酸盐为基础，采用离子置换法或有机-无机材料掺杂、复合等方法，制备出了硅掺杂或硅取代的磷酸盐，改进了材料的生物学性能。

硅磷酸钙(Ca₅(PO₄)₂SiO₄)相陶瓷材料在以往的报道中，通常用于骨组织的修复、填充以及齿科修复，因此研究这种富含Ca、P、Si的生物材料具有一定的意义。

但到目前为止，纯相硅磷酸钙(Ca₅(PO₄)₂SiO₄)陶瓷材料及其制备方法，尤其是纯相硅磷酸钙(Ca₅(PO₄)₂SiO₄)陶瓷材料作为生物材料未见报道。

发明内容

鉴于上述以往技术的报道和本发明的实质性发明创造，本发明的目的之一在于提出一种硅磷酸钙生物材料，本发明的目的之二在于提出一种硅磷酸钙生物材料的制备方法，以及，本发明的目的之三在于提出一种硅磷酸钙材料在生物和医用领域的用途。

本发明的第一目的提出的硅磷酸钙生物材料，其特征在于化学式为Ca₅(PO₄)₂SiO₄。

本发明的第二目的提出的硅磷酸钙生物材料的制备方法，其第一技术方案在于，采用可溶性硅源、可溶性磷源和可溶性钙源为原料，以水为溶剂，按Ca∶P∶Si的摩尔比为5∶2∶1的配比，使用溶胶-凝胶法合成制备得到粉体。

在第一技术方案中，所述的溶胶-凝胶法合成方法包括下述步骤：

(1)将可溶性硅源、可溶性磷源和可溶性钙源依次加入水中，搅拌、陈化、干燥；

所述可溶性硅源、可溶性磷源和可溶性钙源的Ca∶P∶Si的摩尔比为5∶2∶1，所得

所述步骤(1)中优选加入1～2摩尔/升的硝酸，所述硝酸的加入量与可溶性硅源的体积比为1∶(6～8)。

所述步骤(1)中在可溶性硅源、可溶性磷源和可溶性钙源依次加入水中后优选加入乙醇，优选加入乙醇的量与可溶性硅源的摩尔比为1∶1。

(2)将步骤(1)所得产物研磨成粉体，1380℃～1450℃下煅烧，保温时间为2小时～7小时。

所述搅拌时间优选为1小时～10小时，进一步优选为2小时～6小时。

所述陈化温度优选为30℃～80℃，进一步优选为50℃～80℃，所述陈化时间优选为24小时～96小时，优选48小时～72小时。

所述干燥温度优选为80℃～200℃，进一步优选为100℃～200℃，再进一步优选为100℃～150℃。

本发明的第二目的提出的硅磷酸钙生物材料的制备方法，其第二技术方案在于，采用可溶性硅源、可溶性磷源和可溶性钙源为原料，以水为溶剂，按Ca∶P∶Si的摩尔比为5∶2∶1的配比，使用溶胶-凝胶法合成制备得到粉体；在粉体中加入粘结剂后干压和/或冷等静压成型，制成素坯无压烧结得到块体。

在第二技术方案中，所述的溶胶-凝胶法合成方法包括下述步骤：

(1)将可溶性硅源、可溶性磷源和可溶性钙源依次加入水中，搅拌、陈化、干燥；

所述可溶性硅源、可溶性磷源和可溶性钙源的Ca∶P∶Si的摩尔比为5∶2∶1，所得

所述步骤(1)中优选加入1～2摩尔/升的硝酸，所述硝酸的加入量与可溶性硅源的体积比为1∶(6～8)。

所述步骤(1)中在可溶性硅源、可溶性磷源和可溶性钙源依次加入水中后优选加入乙醇，优选加入乙醇的量与可溶性硅源的摩尔比为1∶1。

(2)将步骤(1)所得产物研磨成粉体，1380℃～1450℃下煅烧，保温时间为2小时～7小时。