[发明专利]一种天然硅灰石矿物生物陶瓷骨支架材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种天然硅灰石矿物生物陶瓷骨组织工程支架材料，属于先进陶瓷材料和生物医用材料技术领域。该生物陶瓷骨支架材料以典型高纯天然钙硅酸盐矿物硅灰石(CaSiO₃)为主要原料，经过料浆陈化，凝胶注模，冷冻干燥和高温烧结制备得到。本发明优点在于，天然硅灰石呈纤维状,含有少量玻璃相，所制备的陶瓷材料力学性能突出。天然硅灰石具有良好的生物降解性和生物矿化能力，在生理环境中能够释放钙、硅和镁等离子。硅和镁元素具有骨诱导性能，能够促进干细胞成骨分化。所制备的生物陶瓷骨支架材料同时兼具优异的力学性能和生物学性能，原料来源广泛，制备工艺简单，成本低廉，可广泛应用骨科、口腔外科和整形外科等领域。

技术领域

本发明涉及一种天然硅灰石矿物生物陶瓷骨组织工程支架材料及其制备方法，属于先进陶瓷材料和生物医用材料领域。

背景技术

生物活性陶瓷骨组织工程支架作为骨修复材料广泛应用于骨科、整形外科和口腔外科等领域。与自体骨和异体骨植入材料相比，传统磷酸盐生物陶瓷支架，包括羟基磷灰石、磷酸三钙和二者复合陶瓷，尚存在力学性能差、生物活性弱、骨诱导和血管诱导性能差等缺点。因此，大尺寸承重骨缺损修复材料仍有待开发。近年来，由于研究证明硅和镁等元素具有促进干细胞向成骨细胞分化，改善成骨细胞活力，促进血管化，进而增强骨再生的作用，人工合成硅酸盐新型生物活性陶瓷骨修复材料引起广泛关注。Biomaterials 26(2005)3455–3460，Biomaterials 55(2015)1–11,Acta Biomaterialia 9(2013)5379–5389，Biomaterials 34(2013)64–77,Materials Science and Engineering C 55(2015)126–130，J Biomed Mater Res Part A,2015:00A:000–000,J.Am.Ceram.Soc.,94(2011)99–105和无机材料学报28(2013)29-39等论文报道了人工合成硅酸盐生物陶瓷包括硅灰石表现出优异的骨诱导和血管诱导性能，同时具有很好的力学性能，在大尺寸承重骨修复领域应用前景广阔。发明专利CN02110848.X、CN200910198812.0和CN03115941.9公开了人工合成硅灰石复合磷酸钙骨支架以及相关制备方法，旨在提高磷酸钙基生物陶瓷的力学和生物学性能。发明专利CN201510092772.7、CN201310439715.2、CN201210528004.8和CN02137248.9公开了多种硅灰石人工合成方法和制备生物陶瓷骨支架的方法。由于硅灰石为纤维状形貌，人工合成粉体烧结致密化难，发明专利CN201510658430.7公开了一种添加硼化物烧结助剂的制备硅灰石生物陶瓷的方法。此外，人工合成硅灰石生物陶瓷骨支架材料成本高，在一定程度上限制了其作为骨修复材料的应用。天然硅灰石矿物与人工合成硅灰石材料相比，具有如下优势：来源广泛，成本低廉，含有镁等有益微量元素促进成骨，粉体长径比大，含有玻璃相可促进烧结提高力学性能。尚未发现有关天然硅灰石制备生物陶瓷的专利申请。本发明提出一种高纯天然硅灰石矿物生物陶瓷骨支架材料及其制备方法，与现有陶瓷骨支架材料相比，具有成本低，强度高和生物学性能更好的技术优势。

发明内容

本发明是针对传统磷酸钙基生物陶瓷骨组织工程支架材料力学性能差和生物活性弱，人工合成硅酸钙(硅灰石)生物陶瓷骨支架成本高和不易烧结等问题，提出一种新型低成本高性能天然硅灰石矿物生物陶瓷骨支架材料及其制备方法。