医用α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种医用α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法，属于医用生物材料领域。本发明专利技术采用在包含氯化钙、转晶剂与蒸馏水的反应液中加入与蒸馏水体积比为0.01～2的无水乙醇，使二水硫酸钙在反应液中部分脱去结晶水制得α-半水硫酸钙，由于无水乙醇的改性作用，有效地改善了α-半水硫酸钙粉体的晶粒形貌和尺寸，得到高纯度，晶体结构和粒度分布均匀，等轴或接近等轴的α-半水硫酸钙粉体，该α-半水硫酸钙粉体与固化液混合固化后制得的医用硫酸钙人工骨材料能够有效提高抗压强度、延长降解时间，并且改善生物学性能，因此是一种性能良好的医用硫酸钙人工骨材料，在医用骨移植与骨修复技术领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医用生物材料
，具体涉及一种a -半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法。
技术介绍
硫酸钙作为骨移植替代物的研究己有一百多年的历史，具有良好的生物相容性及可降解性，是一种良好的骨修复材料。硫酸钙来源充足，灭菌方便， 被广泛用于骨科、牙科、五官科的骨缺损填充，并可以作为抗生素、药物制剂以及生长因子等的载体，在作为支架材料的同时，发挥药物输送的作用。商业化的医用硫酸I丐产品有美国Wright公司的Osteoset 、英国Encore公司的Stimulan 和德国的Surgiplaster 等，是一种具有闻纯度的晶体结构无机化合物(CaSO4. 1/2H20)。大量的临床应用及实验也证明，硫酸钙可以促使成骨细胞附着并成骨，使破骨细胞吸收硫酸钙，形成生物降解，它在骨缺损区作为空隙的填充物，形成微酸环境，有利于血管和成骨细胞的长入，提供了骨形成所需的基质，并阻止软组织长入(M. V. Thomas,J. Biomed. Mater. Res. B Appl Biomater.，2009,88 :597-610)。但是，临床使用的硫酸钙骨移植材料仍存在以下缺陷(I)其降解速度快于新生骨组织的生长速度，在体内完全降解吸收的时间依据植入的部位而不同，一般在30 72天；(2)固化后力学强度较差，难以提供骨修复部位所需的力学强度；(3)修复初期不能与周围的骨组织形成化学键合作用，呈现出较弱的生物活性。研究表明，具有均一的细小等轴晶粒的a-半水硫酸钙表现出优良的力学性能、适中的降解速率和良好的生物性能，因此改进a -半水硫酸钙的制备工艺，实现对a -半水硫酸钙晶粒尺寸和形貌的可控制备引起了国内外众多科研人员的关注。目前，在a-半水硫酸韩粉末制备方面已有一些文献和专利报道。例如，Peng Wang等应用盐溶法制备a-半水硫酸钙粉末，通过调整氯化钙溶液的浓度来调控a -半水硫酸钙的形貌，以达到提高其力学性能的目的(Peng Wang 等，J. Am. Ceram. Soc. , 2008,91 :2039-2042)。Baohong Guan等在单纯的甲醇与水混合溶液中制备了 a -半水硫酸钙，降低了反应的温度，但是其形貌呈不规则的长柱状(Baohong Guan 等，J. Am. Ceram. Soc.，2011，94 :3261-3266)。申请号为CN200710301268. 9的中国专利申请公开了一种硫酸钙和冷冻干骨复合多孔支架及其制备方法，其中包括采用压热法制备半水硫酸钙，即在90°C和4. 5个大气压下，使二水硫酸钙溶解再结晶制备半水硫酸钙。该制备方法反应条件较苛刻，对制备装置有较高的要求。申请号为CN01107002. 1，CN03142607. 7的中国专利申请公开了半水石膏的制备工艺，制得的半水石膏主要应用于建筑材料领域，与医疗器械领域对a -半水硫酸钙的形貌、大小要求均不同。申请号为CN200510047452. 6的中国专利技术专利申请虽然提供了一种a -半水硫酸钙的制备工艺，但是所制备的a-半水硫酸钙呈长杆状，粒径大，不符合人工骨修复材料对力学特性的要求。因此，如何改进现有的制备工艺，以改善医用硫酸钙人工骨材料的机械性能、降解速率和生物学性能，从而得到具有良好机械性能与自固化性能，降解与人体成骨匹配，可维持骨细胞生长与新骨形成的医用硫酸钙人工骨材料一直是科技工作者的重要研究课题之O
技术实现思路
本专利技术的技术目的是针对上述医用硫酸钙人工骨材料的技术现状，提供ー种α -半水硫酸钙粉体的制备エ艺，能够制得分布均匀、晶粒细小，并且晶粒尺寸与形貌可控的α-半水硫酸钙，利用该α-半水硫酸钙通过自固化工艺后得到的医用硫酸钙人工骨材料的机械性能、降解速率和生物学性 能均得到改善。本专利技术实现上述技术目的所采用的技术方案为ー种α -半水硫酸钙粉体的制备エ艺，包括如下步骤步骤I :在室温下，将适量转晶剂溶于蒸馏水中，超声分散均匀，然后逐一加入氯化钙与无水こ醇，充分搅拌均匀后得到反应液；所述的反应液中，无水こ醇与蒸馏水的体积比为O. 01 2，优选为O. 5 I. 5，进ー步优选为O. 8 I. I ;氯化钙与蒸馏水的质量比为O. I 4 ;作为优选，所述的转晶剂与蒸馏水的质量比为O. 001 O. 05，进ー步优选为O. 003 O. 015 ；所述的转晶剂包括但不限于有机酸、有机钠盐、有机钾盐或者有机铝盐中的ー种或几种的混合物。步骤2 :将步骤I得到的反应液加入三ロ烧瓶中，在80°C 110°C的油浴中预热20 30min，预热过程中三ロ烧瓶连接冷凝管进行冷凝回流；步骤3 :将适量ニ水硫酸钙粉末加入三ロ烧瓶中，在一定温度下进行反应，反应过程中三ロ烧瓶连接冷凝管进行冷凝回流，然后快速过滤反应产物并进行烘干处理，得到α-半水硫酸钙粉体；所述的ニ水硫酸钙粉末与反应液的质量比为O. 01 O. I ;所述的反应温度为80 130°C，优选为85 110°C ;反应时间为6 72h，优选为10 56h ；所述的烘干温度为80 120°C，优选为90 110°C ;烘干时间为O. 5 3h，优选为O. 5 Ih0综上所述，如图I所示，本专利技术采用在包含氯化钙、转晶剂与蒸馏水的反应液中加入无水こ醇，并且无水こ醇与蒸馏水的体积比为O. 01 2，使ニ水硫酸钙在反应液中部分脱去结晶水制得α -半水硫酸钙，由于无水こ醇的改性作用，有效地改善了经反应后得到的α -半水硫酸钙粉体的晶粒形貌和尺寸，能够得到高纯度，晶体结构和粒度分布均匀，等轴或接近等轴的α-半水硫酸钙粉体。利用该α -半水硫酸钙粉体的自固化能力，将α -半水硫酸钙粉体与固化液均匀混合、固化后可以制备医用硫酸钙人工骨材料，具体步骤为首先将该α-半水硫酸钙粉末与固化液混和均匀得到浆料；然后将浆料倒入模具中静置10 150min，脱模后得到硫酸钙人工骨材料，或者将浆料注射到待修复部位，待其自固化后得到硫酸钙人工骨材料。其中，固化液包括但不限于去离子水、生理盐水、柠檬酸、聚丙烯酸、鹿瓜多肽、中成药等固化液中的ー种或几种的混合固化液。α -半水硫酸钙粉体与固化液的质量比优选为O. 5 4。在实际应用中，也可以将硫酸钙人工骨材料与抗生素、抗结核药物、生长因子或者化疗药物复合、成型，制成所需要的形状和尺寸使用，或者在浆料中添加抗生素、抗结核药物、生长因子或者化疗药物，将其注射到待修复部位，待其自固化后使用。 实验证实，利用本专利技术经无水こ醇改性的α -半水硫酸钙粉体固化后得到的医用硫酸钙人工骨材料与未经无水こ醇改性的硫酸钙人工骨材料相比，具有如下优点(I)抗压强度显著提高，能够达到35MPa，是未经无水こ醇改性的硫酸钙材料的I I. 5倍；(2)完全降解时间有效延长，其降解速率与人体成骨较匹配，可維持骨细胞正常生长与新骨形成；(3)生物学性能得到大幅改善；因此是ー种性能良好的医用硫酸钙人工骨材料，在医用骨移植与骨修复
具有良好的应用前景，并且可以与抗生素、抗结核药物、生长因子、化疗药物进ー步复合，制成所需要的形状和尺寸使用，或注射使用。附图说明图I是本专利技术的制备エ艺流程图；图2是对比实施例I和实施例1、2中制得的α -半水硫酸钙粉体的XRD图谱；图3是对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆，徐华梓，彭磊，刘建莉，潘宗友，楼毅，杨光永，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：