本发明专利技术涉及原位生长纳米羟基磷灰石晶须粉、多孔陶瓷及制法和应用。原位生长纳米羟基磷灰石晶须粉通过下述制备方法得到：称取α-TCP和β-TCP，加入到装有pH值为11.2～11.8的氨水的烧杯中，随后与钾盐反应，90～95℃水浴并持续搅拌12～28h。多孔陶瓷材料的制备方法包括：制备原位生长晶须粉；在其中加入生物玻璃以及增稠剂，球磨使之混合均匀，得到混合浆料；用聚氨酯支架模板在0.75～1g/cm3进行浸浆，干燥得到坯体，将所得坯体烧结、保温、冷却，得到纳米羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料。本发明专利技术的陶瓷材料，在同样孔隙率下的力学性能明显强于目前的同类产品，并且生物性能同样好，因此可适用于人工骨材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医用材料
，尤其涉及一种原位生长的纳米羟基磷灰石晶须粉及其制法，以及其制成的原位生长的纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷材料、制法及其作为人工骨支架的应用以及作为骨组织损伤修复材料的应用。
技术介绍
各种原因造成的骨缺损、骨不连一直是外科领域中的老难题。目前在全球范围内， 对具有良好生理功能无排异反应，用于骨缺损修复的人工骨组织，具有迫切和巨大的市场需求。在人工骨制造领域，国外研究机构和企业近年来投入了大量资源，并取得了一系列研究成果，一些用于缺损修复的人工骨材料开始进入临床应用。与此同时，骨支架材料的核心问题如生物相容性、孔隙率和机械强度等依旧存在很多问题需要解决。专利CN1256153C公开了一种纳米氧化锆强韧化高孔隙率磷酸钙生物陶瓷，并将其应用于制备人工骨支架，该人工骨支架孔隙率高，孔径大小适当，不仅使氧化锆-磷酸钙易被降解吸收，而且骨组织易于长入，融合速度快，与宿主骨牢固结合，不会产生明显的排物反应，该生物陶瓷既可用于骨组织损伤修复，还可以用于体外细胞培养。然而，其缺点是孔隙率低，强度低，不能达到强度、孔隙率和生物学特性的完美结合。
技术实现思路
本专利技术的一个目的为提供一种强度、孔隙率和生物学特性均令人满意的材料。专利技术人通过研究α -TCP水热法制备具有较强力学性能的HA晶须，得到形貌为针状的，直径为80nm左右，长度为1 2μπι，长径比达到10以上的晶须。通过多次试验研究发现，初始PH值、水浴温度、反应时间等因素对产物(HA晶须)的形貌和尺寸有较大的影响。最终，筛选并确定了水化法制备HA晶须的工艺参数，并以此作为原位法制备HA晶须增强多孔生物陶瓷材料的工艺基础。本专利技术提供一种原位生长纳米羟基磷灰石晶须粉，其通过下述制备方法得到称取α-TCP和β-TCP，加入到装有pH值为11. 2 11. 8的氨水的烧杯中，随后与钾盐反应， 90 95°C水浴并持续搅拌12 ^h，干燥得到原位生长晶须粉。优选地，所述晶须单个直径为50-120nm，长度为1. 5-2. 0 μ m。本专利技术还提供一种原位生长纳米羟基磷灰石晶须粉的制备方法，包括以下步骤 称取等质量的α-TCP和β-TCP，加入到装有pH值为11. 2 11. 8的氨水的烧杯中，随后按照(K+Ca) /P摩尔比为1. 56 1. 67加入KCl，90 95°C水浴并持续搅拌12 ^h，干燥得到原位生长晶须粉。另一方面，本专利技术提供一种原位生长的纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷材料， 使用包含有如权利要求1或2所述的原位生长的纳米羟基磷灰石晶须粉的原料制备而成。优选地，所述多孔陶瓷材料的孔隙率为72%至93%，对应的力学强度为8. 8 10.2MPa。优选地，所述多孔陶瓷材料还经过表面修饰步骤将羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料浸入稀碱液中浸泡1-2天，再放入到1-2倍SBF模拟体液中，36. 5 37°C下于恒温震荡机中浸泡并持续震荡，即在羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料表面生成了规则图案。优选地，所述多孔陶瓷材料表面的羟基磷灰石晶须大小宽度为60 120nm，晶须间的沟纹宽度为60 80nm。另一方面，本专利技术还特工所述的原位生长的纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤(1)称取α-TCP和β-TCP，加入到装有pH值为11. 2 11. 8，优选pH值为11.5， 的氨水的烧杯中，随后加入钾盐，90 95°C水浴并持续搅拌12 ^h，干燥得到原位生长晶须粉；(2)在步骤(1)所得原位晶须粉中加入不含硅的生物玻璃，其中原位晶须粉/生物玻璃质量比=4 5 1，优选4 1，随后加入增稠剂，球磨使之混合均勻，得到混合浆料；(3)将聚氨酯支架模板剪裁成所需要的形状后，在稀碱溶液中加热至50 60°C浸泡后，用去离子水清洗，然后将聚氨酯支架模板浸入步骤( 所得的混合浆料中按照浸浆率0. 75 lg/cm3进行浸浆，优选0. 75g/cm3，将支架中的多余料浆碾出，干燥得到坯体；(4)将步骤C3)所得坯体烧结、保温、冷却，得到纳米羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料。优选地，所述步骤O)的浆料控制其粘度值为20 30mPa. s，优选^mPa. S。优选的，在所述的晶须粉或陶瓷材料的制备方法中，所述α-TCP和β-TCP为等质量的。优选的，在晶须粉或陶瓷材料的制备方法中，所述钾盐按照(K+Ca)/P摩尔比为 1. 56 1. 67 加入 KCl，优选(K+Ca) /P 摩尔比=1. 56。本专利技术还涉及所述的原位生长的纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷材料制成的人工骨支架。本专利技术还涉及所述的原位生长的纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷材料作为人工骨支架的应用或作为骨组织损伤修复材料的应用。本专利技术通过羟基磷灰石纳米晶须原位生长的方法合成了的新型纳米羟基磷灰石晶须多孔磷酸钙陶瓷材料，该纳米多孔陶瓷材料可用于制作人工骨支架，本专利技术又通过纳米晶须原位生长的方法对纳米羟基磷灰石晶须多孔陶瓷材料或骨支架进行表面纳米化和增强修饰，合成了具有高力学强度的多孔人工骨支架，骨支架的孔径大小、孔隙率可调节、 孔隙相互贯通，骨支架内部和外表面全孔壁表面具有纳米图案化的人工骨支架。通过对其生物学性能进行研究发现该骨支架不仅具有高孔隙率、高力学强度，经万能力学测试机检测孔隙率在89%时支架强度约为9. 2Mpa，而且具有良好的生物相容性，无细胞毒性和急慢性生物毒性，无过敏、溶血反应、无免疫源性，体外细胞学实验发现骨支架表面纳米图案化后对骨髓基质干细胞的黏附具有明显的促进作用，培养过程中有利于促进骨髓基质干细胞向成骨细胞分化，并对细胞的分泌功能具有促进功能，体内降解实验发现该骨支架具有降解性，成功修复了犬胫腓骨大段骨缺损。其力学性能和对细胞响应能力均明显强于目前的同类产品。并且由于表面的纳米颗粒化使材料对细胞和周围的组织具有了明显的正效应。附图说明图1为经过表面修饰纳米羟基磷灰石晶须多孔磷酸钙陶瓷人工骨支架的大体图像。图2-1为实施例1-1的原位生长纳米羟基磷灰石晶须粉的扫描电镜照片。图2- 和图2_2b为实施例1-1的原位生长纳米羟基磷灰石晶须粉的投射电镜图片。图3为实施例1-1制备的原位生长纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷支架的显微结构图。图4为实施例1-4得到的原位生长纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷支架的低倍显微结构。图5为实施例1-4的原位生长纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷支架的断口显微结构图。图6为实施例1-4的原位生长纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷支架的原料、坯体与人工骨支架的XRD图谱。图7为实施例1-4的原位生长纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷支架表面的纳米图纹扫描电镜图像。图8为生物试验的1. 1 (1)的正常培养的MC-3T3细胞形态。图9为实施例1-4纳米羟基磷灰石晶须人工骨支架浸提液组细胞形态。图10为生物试验的1. 1 (1)的阴性对照组细胞形态。图11为扫描电镜下成骨细胞在实施例1-4原位生长纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷支架表面的生长情况。图12A及12B为实施例1_4的原位生长纳米羟基磷灰石晶须增强多孔陶瓷支架间充质干细胞培养3天的细胞图像。图12C及12D为普通人工骨支架骨髓间充质干细胞培养3天的图像。图13A及13B为实施例1_4原位生本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许国华，胡红涛，叶晓健，昝青峰，
申请(专利权)人：许国华，
类型：发明
国别省市：
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