【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医用陶瓷领域，具体涉及一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥及其制备方法。
技术介绍
1、性能优异的面颌骨移植物应具备以下特点：(1)良好的生物相容性，以便能够被患者接受，避免不良反应的产生；(2)优异的生物活性，使骨移植物能够成功与周围的骨组织相结合；(3)良好的骨诱导性，可进一步将骨细胞分化为成骨细胞；(4)降解周期能够与人骨愈合周期(3.5～6.5个月)相匹配。目前用于面颌骨非承重部位修复的医用材料主要为钛合金与聚醚酮酮，但钛合金具有较高的弹性模量容易造成“应力屏蔽”而导致植入体脱落；聚醚酮酮虽能够与周围的骨组织形成良好的结合，具有良好的生物活性，但作为特种高分子材料，其不可降解会导致患者进行二次手术从而导致修复时间延长。磷酸钙骨水泥(cpc)的骨成分与骨矿物质的化学结构相似，具备良好的生物相容性与优异的生物活性，且能够在人体温度下反应进行自发凝固，确保了其在微创骨修复中各种应用。但cpc在碱性ph值下高度稳定，因此在人体内溶解度较低，降解率低。目前市售的cpc在植入后4～6个月才开始表现出缓慢降解，且2年后仍存在未降解的骨水泥残留物，其降解周期过长，阻碍患者新骨长成，延缓患者的恢复周期。因此，寻找一种降解率提升，且降解周期能够与骨缺损修复周期相匹配的cpc至关重要。
2、中国专利(申请号：cn201811085265.0，公开号cn109260511a，公开日期：2019.01.25)公开了一种可注射型多孔磷酸钙骨水泥及其制备方法，采用季铵盐壳聚糖与黄原胶复配，通过高速搅拌起泡形成发泡固化液，
3、中国专利(申请号：cn202010410971.9，公开号：cn111544644a，公开日期：2020.08.18)公开了一种多尺度孔隙结构磷酸钙支架、制备方法和应用，利用3d打印技术制备同时具有大孔、微孔与微纳米孔的多尺度孔隙结构，总孔隙率为30-70％，但孔隙均通过烧结造孔剂获得，烧结提高了磷酸钙的结晶度，导致支架致密不易降解。
4、中国专利(申请号：cn201810468296.8，公开号：cn108553691a，公开日期：2018.09.21)公开了可注射自固化人工骨修复材料及其制备方法，制备了双相磷酸钙多孔颗粒，添加矿化胶原提高生物相容性，pmma微球作为造孔剂，加之α-半水硫酸钙提升降解速率，优化后降解率有较大提升，降解周期为9个月，相对于理想的人骨愈合修复周期略长。
5、中国专利(申请号：cn202110978376.x，公开号：cn113616852a，公开日期：2021.11.09)公开了一种镁粉/磷酸钙复合骨水泥材料及制备方法，采用磷酸盐溶液包覆镁粉，在镁粉表面制备了磷酸镁盐涂层，以制备降解速率更快的复合骨水泥，但包覆镁粉cpc表面致密，孔隙率低，21天降解率最高达到6.5％，仍不理想。
6、上述专利虽然通过各种方式提升cpc的孔隙率，利用增大cpc基体与体液的接触面积来提升降解率，但是仍存在累计降解率低、降解周期与人骨愈合周期不匹配等问题。相关研究表明骨缺损愈合主要分为两个阶段，第一阶段为血肿的形成和炎症引发，此阶段约持续0.5个月。第二阶段为骨痂形成与骨的重塑，此阶段大概需3～6个月完成。目前高孔隙率的cpc多为烧结去除聚合物，而获得具有连通孔隙的支架，其不仅会导致磷酸钙结晶度增加从而降低降解率，还不利于非规则面颌骨缺损微创手术的应用。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术提供一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥及其制备方法，解决现有磷酸钙骨水泥累计降解率低、降解周期与人骨愈合周期不匹配、未考虑人骨愈合阶段所需骨移植材料性能的缺点。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，具体按照如下步骤实施：
4、步骤1，制备多孔β-tcp粉末：
5、将氯化钙加入到去离子水中，搅拌至完全溶解后得到氯化钙水溶液；一水合磷酸二氢钠加入到去离子水中，搅拌至完全溶解后得到一水合磷酸二氢钠水溶液；将氯化钙水溶液与一水合磷酸二氢钠水溶液搅拌均匀，得到混合溶液；混合溶液倒入雾化器中，通过雾化器将混合溶液直接喷入液氮中，得到凝固的β-tcp粉末，在真空环境中进行冷冻干燥，使其中的水分升华，得到多孔的β-tcp粉末；
6、步骤2，制备多孔镁颗粒：
7、将镁铝合金粉末完全浸入到无水乙醇中，利用超声清洗分散后放入烘箱中烘干，将清洗烘干完成的镁铝合金粉末放入在超声波浴中溶解在氢氟酸水溶液中，然后在去离子水和无水乙醇中交替反复清洗后，干燥得到多孔镁颗粒；
8、步骤3，制备载药多孔纳米无定形碳酸钙：
9、将氯化钙溶于去离子水中，搅拌均匀得到氯化钙水溶液并在溶液中加入抗生素药物，将碳酸钠与十二水合磷酸氢二钠溶于去离子水中，搅拌均匀得到两者的混合溶液，将混合溶液滴加至氯化钙水溶液中，后将所得溶液搅拌，静置沉淀后离心，所得产物冷冻干燥后得到载药多孔纳米无定形碳酸钙；
10、步骤4，制备动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥液相：
11、称取柠檬酸与聚乙烯吡咯烷酮，加入去离子水，搅拌均匀形成混合均匀的柠檬酸-聚乙烯吡咯烷酮溶液，即得具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥液相；
12、步骤5，制备动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥：
13、将步骤1制备的多孔β-tcp粉末、步骤2制备的多孔镁颗粒与步骤3制备的载药多孔纳米无定形碳酸钙混合均匀后，按照不同的液固比加入步骤4制备的磷酸钙骨水泥液相，搅拌均匀得到磷酸钙骨水泥浆液，倒入模具中，自固化即得到具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥。
14、进一步地，步骤1中氯化钙水溶液的浓度为0.18mol/l，制备氯化钙水溶液的搅拌温度85℃，搅拌时长为1h，一水合磷酸二氢钠水溶液的浓度为0.48mol/l，制备一水合磷酸二氢钠水溶液的搅拌温度为室温，搅拌时长为1h，氯化钙水溶液和一水合磷酸二氢钠水溶液按照体积比1：6混合搅拌，搅拌温度为室温，搅拌时长2h，雾化器中的气液进比为1：100mpa/min，雾化器喷头的压力为0.08mpa，雾化器与液氮的液面距离为10～20cm，冷冻干燥的温度为-50～-20℃，时长为30～36h，真空度为1pa，得到多孔的β-tcp粉末的孔径尺寸范围为30～600nm。
15、进一步地，步骤2中无水乙醇与镁铝合金粉末的质量比为1：13.33，无水乙醇清洗超声分散后烘箱的干燥温度为50℃，干燥时长为6h，氢氟酸水溶液中氢氟酸的浓度为15mol/l，镁铝合金粉末与氢氟酸水溶液的质量比为1：4，去离子水与无水乙醇交替清洗的次数为3次，干燥的温度为50℃，干燥时长为6h，得到的多孔镁颗粒的孔径尺寸范围为60～800μm。
16、进一步地，步骤3中氯化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤1中氯化钙水溶液的浓度为0.18mol/l，制备氯化钙水溶液的搅拌温度85℃，搅拌时长为1h，一水合磷酸二氢钠水溶液的浓度为0.48mol/l，制备一水合磷酸二氢钠水溶液的搅拌温度为室温，搅拌时长为1h，氯化钙水溶液和一水合磷酸二氢钠水溶液按照体积比1：6混合搅拌，搅拌温度为室温，搅拌时长2h，雾化器中的气液进比为1：100MPa/min，雾化器喷头的压力为0.08MPa，雾化器与液氮的液面距离为10～20cm，冷冻干燥的温度为-50～-20℃，时长为30～36h，真空度为1Pa，得到多孔的β-TCP粉末的孔径尺寸范围为30～600nm。
3.根据权利要求1所述的一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤2中无水乙醇与镁铝合金粉末的质量比为1：13.33，无水乙醇清洗超声分散后烘箱的干燥温度为50℃，干燥时长为6h，氢氟酸水溶液中氢氟酸的浓度为15mol/l，镁
4.根据权利要求1所述的一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤3中氯化钙水溶液的浓度为0.01mol/l，抗生素药物的添加量为0.5g，抗生素药物选择万古霉素、硫酸庆大霉素或阿莫西林，碳酸钠的浓度为0.35g/l，十二水合磷酸氢二钠的浓度为0.5g/l，氯化钙水溶液与碳酸钠十二水合磷酸氢二钠混合溶液的体积比为5：1，静置沉淀的时长为12h，离心转速为7500rmp，冷冻干燥的温度为-20℃，冷冻干燥时长30h，得到载药多孔纳米无定形碳酸钙的孔径尺寸范围为120～600nm。
5.根据权利要求1所述的一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤4中的磷酸钙骨水泥液相中柠檬酸、聚乙烯吡咯烷酮与去离子水的质量比为5：1.32：20。
6.根据权利要求1所述的一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，所述步骤5中液固比为0.35～0.75ml/g，固相包括质量为3g的多孔β-TCP粉末，多孔镁颗粒的添加量为固相粉末重量的10％，载药多孔纳米无定形碳酸钙的添加量为5％，液相包括质量分数为20wt％柠檬酸与1wt％聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液，自固化的条件是温度为37℃，湿度为100％，制备得到的动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥，其获得动态连通孔隙的周期范围为0～90天，动态孔隙率范围为13～70％，孔径尺寸范围为30nm～1mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法制备得到的磷酸钙骨水泥。
...【技术特征摘要】
1.一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤1中氯化钙水溶液的浓度为0.18mol/l，制备氯化钙水溶液的搅拌温度85℃，搅拌时长为1h，一水合磷酸二氢钠水溶液的浓度为0.48mol/l，制备一水合磷酸二氢钠水溶液的搅拌温度为室温，搅拌时长为1h，氯化钙水溶液和一水合磷酸二氢钠水溶液按照体积比1：6混合搅拌，搅拌温度为室温，搅拌时长2h，雾化器中的气液进比为1：100mpa/min，雾化器喷头的压力为0.08mpa，雾化器与液氮的液面距离为10～20cm，冷冻干燥的温度为-50～-20℃，时长为30～36h，真空度为1pa，得到多孔的β-tcp粉末的孔径尺寸范围为30～600nm。
3.根据权利要求1所述的一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在于，步骤2中无水乙醇与镁铝合金粉末的质量比为1：13.33，无水乙醇清洗超声分散后烘箱的干燥温度为50℃，干燥时长为6h，氢氟酸水溶液中氢氟酸的浓度为15mol/l，镁铝合金粉末与氢氟酸水溶液的质量比为1：4，去离子水与无水乙醇交替清洗的次数为3次，干燥的温度为50℃，干燥时长为6h，得到的多孔镁颗粒的孔径尺寸范围为60～800μm。
4.根据权利要求1所述的一种具有动态连通孔结构的磷酸钙骨水泥的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，林秀莹，汤玉斐，赵康，张博，张豪，张洁玉，肖宇博，胡洁，吴子祥，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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