[发明专利]一种仿生三元离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷粉体材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种仿生三元离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷粉体材料及其制备方法和应用。所述仿生三元离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷粉体材料的化学式为Ca_10‑a‑bZn_aSr_b(PO₄)₆(OH)_2‑cF_c，其中，0.004≤a≤0.006、0.005≤b≤0.007和0.04≤c≤0.08。其促进生物矿化以及成骨细胞粘附，使其在硬组织修复材料方面具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种仿生三元离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷材料及其制备方法和应用，属于化学领域和生物医用材料领域。

背景技术

硬组织植入材料是硬组织损伤修复和重建的重要生物医用材料。由于疾病、老龄化、交通事故频发等因素的影响，硬组织植入材料需求量日益增加。羟基磷灰石Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂(HAP)是一种生物活性材料，是人体硬组织的主要成分，目前临床应用最广泛的硬组织替代材料之一。然而，纯羟基磷灰石植入人体后无法与人体的软硬组织快速形成结合，从而诱导新骨组织在表面生成，所以需要添加一些其他因素来更好的提高材料的生物活性。

目前羟基磷灰石材料主要是引入生命因子从而提高材料的生物活性，例如：授权公告号为ZL201210555876的中国发明专利中提供了一种碳纳米管增强羟基磷灰石复合材料的制备方法。授权公告号为ZL201110435318的中国发明专利中提供了一种丝素蛋白/羟基磷灰石纳米纤维材料的制备方法。授权公告号为ZL201610850122的中国发明专利中提供了一种壳聚糖/羟基磷灰石复合纤维的制备方法。目前已见报道的成分仿生三元掺杂羟基磷灰石材料很少。公开号为CN104399126A的中国发明专利中提供了碳酸根离子掺杂羟基磷灰石与聚甲基丙烯酸甲酯共混纳米复合材料的制备工艺，发明中材料的合成工艺复杂，并且非常容易引进杂质。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种仿生三元离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷材料及其制备方法和应用。

第一方面，本发明提供了一种仿生三元离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷粉体材料，所述仿生三元离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷材料的化学式为Ca_10-a-bZn_aSr_b(PO₄)₆(OH)_2-cF_c，其0.004≤a≤0.006、0.005≤b≤0.007、0.04≤c≤0.08。

本发明中，所述仿生三元离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷粉体材料的化学式为Ca_10-a-bZn_aSr_b(PO₄)₆(OH)_2-cF_c，其0.004≤a≤0.006、0.005≤b≤0.007、0.04≤c≤0.08时，在此含量范围内和人体骨的成分含量比较接近，可达到仿生的结果，具有较好的生物学性能，能够有效的促进细胞粘附与增殖分化。在本发明中，仿生三元离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷材料合成工艺简单，经过反应物的设计，锌，锶，氟三元掺杂使得陶瓷粉体材料可以在溶液中析出有益的化学元素(Zn²⁺、Sr²⁺及F^-)，从而可以更好的促进成骨细胞增殖分化；并且氟离子通过等价取代羟基磷灰石结构中的氢氧根，造成材料溶解性降低，表面钙离子浓度变小，从而使得材料表面呈负电性，提高了对正电性的钙离子的静电吸附能力，从而促进生物矿化以及成骨细胞粘附，使其在硬组织修复材料方面具有重要的应用价值。

较佳地，a＝0.005，b＝0.006和c＝0.06，在该含量值时所得材料最接近人体含量，可极大程度上促进细胞粘附与增殖分化。