磷酸二钙陶瓷、磷酸二钙与氢氧基磷灰石的双相陶瓷及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种制造用于硬组织部位的医疗应用的纯磷酸二钙陶瓷或磷酸二钙与氢氧基磷灰石的双相陶瓷的方法，以使用作为植入材料。这些陶瓷植入材料为颗粒状或块状，并通过使用一酸性磷酸盐化合物、一包括氢氧基磷灰石的碱性磷酸钙化合物、以及水而制得。此磷酸二钙陶瓷包括二水磷酸二钙(CaHPO4·2H2O，DCPD)或无水磷酸二钙(CaHPO4，DCPA)。其中当所提供的酸性磷酸盐化合物的化学计量等于或超过碱性磷酸钙化合物时，反应产物为二水磷酸二钙陶瓷或无水磷酸二钙陶瓷；当所提供的酸性磷酸盐化合物的化学计量小于碱性磷酸钙化合物时，反应产物为二水磷酸二钙与氢氧基磷灰石的双相陶瓷或无水磷酸二钙与氢氧基磷灰石的双相陶瓷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新的生物可再吸收的磷酸钙陶瓷的制造方法，尤其涉及一种制造适用作为骨移植材料、骨替代物及骨填充物的磷酸二钙陶瓷以及磷酸二钙与氢氧基磷灰石(hydroxyapatite, HA)的双相陶瓷的方法
技术介绍
硬组织中主要的无机成分为生物磷灰石。举例来说，骨头含有65 %至接近70 %的生物磷灰石，而牙齿则含有高于98%的生物磷灰石。氢氧基磷灰石(hydroxyapatite，HA)是一种具有与生物磷灰石相似晶体结构的磷酸钙化合物。原则上，氢氧基磷灰石应是硬组织替换材料的理想选择。然而，沉淀的氢氧基磷灰石(precipitated HA)为非常细的粉末，由于操作上的困难，这将阻碍了沉淀的氢氧基磷灰石作为硬组织替换材料的应用。其它沉淀的磷酸钙粒子也存在相似的问题，例如磷酸二钙的医疗应用。在1980年代初期，人们试图通过陶瓷烧结技术来制备颗粒状或块状的磷酸钙陶瓷。在过去的三十年左右，已经制成了许多类型的磷酸钙陶瓷。在这些陶瓷中，氢氧基磷灰石、a-和￠-磷酸三I丐(tricalcium phosphate, TCP)陶瓷已被广泛研究。临床研究证实，大部分具有钙/磷摩尔比等于一或更高的磷酸钙陶瓷如磷酸二钙、氢氧基磷灰石、磷酸三隹丐及磷酸四I丐(tetracalcium phosphate, TTCP)具有优异的生物兼容性,且能被硬组织和软组织良好地接受。实验结果指出致密的氢氧基磷灰石为不可再吸收性，而其它多孔磷酸钙陶瓷则为可再吸收性。一般而言，￠-磷酸三钙陶瓷的再吸收速率比氢氧基磷灰石更快，但机械强度却比氢氧基磷灰石更弱。为了取得能结合良好的机械性能与生物可再吸收性的陶瓷，一种双相磷酸I丐(biphasic calcium phosphate, BCP)陶瓷已被制备,这些双相陶瓷为氢氧基磷灰石与￠-磷酸三钙的混合物。上述大部分的陶瓷不是再吸收的太慢就是难以控制其生物再吸收速率。Brown与Chow在1986年首先发表骨水泥(cement)型态的磷酸钙作为医疗应用。该骨水泥的主要构成为磷酸四钙及磷酸二钙，而主要的反应产物为氢氧基磷灰石。在那之后，已发展出具有不同配方的磷酸钙骨水泥。磷酸钙骨水泥的主要优点为其可塑性。已开发的磷酸钙骨水泥可依其反应产物进行分类，基本上，磷酸钙骨水泥有两个主要类型，亦即氢氧基磷灰石骨水泥和二水磷酸二|丐(dicalcium phosphate dihydrate, DCPD)骨水泥。相似于高温氢氧基磷灰石，氢氧基磷灰石骨水泥的再吸收速率很慢。二水磷酸二钙的主要构成为碱性磷酸钙如a -磷酸三钙、3 -磷酸三钙或氢氧基磷灰石，以及酸性磷酸盐化合物如磷酸或磷酸一钙，和一些固化溶液。一般而言，此类型的骨水泥酸性相当强，且除了反应产物为二水磷酸二钙之外，也包含大量未反应的成分。此类型骨水泥的物理和化学性质也有很大的变化，例如在使用3 -磷酸三钙制备二水磷酸二钙骨水泥时，总是维持过量很多的碱性磷酸钙，此外，也总是保留一些晶体生长抑制剂以控制固化时间。固化之后，除了形成的二水磷酸二钙之外，也包含那些过量未反应的成分和一些调控固化的试剂。另一方面，如果使用化学计量所定的量，则固化骨水泥的酸性会太强而无法使用。如果使用的是氢氧基 磷灰石而不是磷酸三钙，其固化时间将难以控制，且固化骨水泥的酸性太强。相似于沉淀的 氢氧基磷灰石，经沉淀方法制备的磷酸ニ钙也是细粉末且有操作上的问题。即使该粉末的 纯度很高，由于其操作上的问题而仍不能运用作为骨填充物或骨替代物。近几年来，硫酸钙也被使用作为骨填充物或替换材料。然而，快速的生物再吸收速 率及低强度是其主要的缺点，这也使其不适合用于较大的骨缺损或当骨折愈合的时间超过 4到6周时。从实用角度而言，作为骨填充物或骨替代材料的生物陶瓷应具备可控制的物理 和化学性质,例如机械强度和生物再吸收速率。磷酸钙化合物有许多类型，其中有磷酸ニ钙、焦磷酸钙、a-磷酸三钙、￠-磷酸 三钙、氢氧基磷灰石及磷酸四钙，其中有些化合物只能通过高温技术制备，如磷酸四钙及 a-磷酸三钙，有些只能用沉淀方法形成，如ニ水磷酸ニ钙及无水磷酸ニ钙(DCPA)。其它磷 酸钙矿物如氢氧基磷灰石、磷灰石矿物及焦磷酸钙等通过高温烧结技术或沉淀方法皆可制 备。为了医疗应用如作为骨替代物或骨填充物，大部分的磷酸钙陶瓷皆通过高温烧结技术 制成颗粒状或块状。举例而言，市售的医疗用磷酸钙陶瓷为块状或颗粒状的氢氧基磷灰石、 3-磷酸三钙或包含氢氧基磷灰石及3-磷酸三钙两者的双相磷酸钙。沉淀的磷酸钙化合 物总是很细的粉末，故由于操作上的困难，沉淀的磷酸钙材料作为骨替代物或骨填充物的 应用受到限制。纯ニ水磷酸ニ钙通常是通过沉淀方法制备，而无水磷酸ニ钙则可通过沉淀 方法或将ニ水磷酸ニ钙于高温下脱水而取得。通过此方法制备的磷酸ニ钙也是很细的粉 末，而在用于骨移植或骨填充物的领域中有困难。颗粒状的磷酸ニ钙可由造粒技术而制备， 然而在制备的过程中总是含有黏合剤。此外，由造粒技术制得的颗粒并不强固。这些原因 使得沉淀的磷酸ニ钙用于硬组织部位有困难。此外，ニ水磷酸ニ钙可在pH值接近4或更低的磷酸钙饱和溶液中沉淀是众所周知 的，然而当磷酸钙饱和溶液的PH为接近7或更高时，沉淀的磷酸钙为氢氧基磷灰石或磷灰 石矿物。因此，上述大部分的骨水泥或陶瓷都具有一定的缺点。本专利技术的目的在于制备纯 磷酸ニ钙(不论ニ水或无水)及其与氢氧基磷灰石的复合混合物以供医疗应用，特别是在 骨替代物或骨填充物的领域以克服上述的缺点。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种制造磷酸ニ钙陶瓷及磷酸ニ钙与氢氧基磷灰石 (HA)的双相陶瓷的方法，该些陶瓷具有优良的生物兼容性及可控制的生物再吸收速率，适 用于整形外科、颌面外科手术和牙科的应用。根据本专利技术的目的，提供一种制造ニ水磷酸ニ钙(DCPD)陶瓷、无水磷酸ニ钙 (DCPA)陶瓷、ニ水磷酸ニ钙与氢氧基磷灰石(DCPD/HA)的双相陶瓷或无水磷酸ニ钙与氢 氧基磷灰石(DCPA/HA)的双相陶瓷的方法，包含以下步骤形成一混合物，该混合物含有一 酸性磷酸盐化合物与一包括氢氧基磷灰石的碱性磷酸钙化合物；添加水至此混合物中以形 成一糊状物；塑造此糊状物成为一所需形状，并硬化此糊状物以取得一固体材料；清洗及 溶滤(leaching)固体材料直到此固体材料的表面pH达到4. 5或更高；以及在室温或低于 95°C下干燥此固体材料以取得ニ水磷酸ニ钙陶瓷或ニ水磷酸ニ钙与氢氧基磷灰石的双相陶瓷，或在100°c或更高的温度下干燥此固体材料以取得无水磷酸二钙陶瓷或无水磷酸二钙与氢氧基磷灰石的双相陶瓷。其中，当所提供的酸性磷酸盐化合物的化学计量等于或超过碱性磷酸钙化合物时，其反应产物为二水磷酸二钙陶瓷或无水磷酸二钙陶瓷；当所提供的酸性磷酸盐化合物的化学计量小于碱性磷酸钙化合物时，反应产物则为二水磷酸二钙与氢氧基磷灰石的双相陶瓷或无水磷酸二钙与氢氧基磷灰石的双相陶瓷。较佳地，碱性磷酸钙化合物除了包含氢氧基磷灰石，还包含磷酸三钙、碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙或其组合。较佳地，酸性磷酸盐化合物包含一水磷酸一韩(monocalcium phosphatemonohydrate)、无水磷酸一韩、磷酸或其组合。较佳地，二水磷酸二钙陶瓷、无水磷酸二钙陶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘松村，陈松青，赖慧君，黄琬婷，
申请(专利权)人：和康生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：