專利名稱：生物醫(yī)用的Ca(HPO₄)_x(SO₄)_1-x·2H₂O的固溶體顆粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Ca(HPO4)x(SO4)1I ·2Η20的固溶體顆粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
硫酸鈣作為人工骨修復(fù)材料已有百年的歷史，并以其良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性，體內(nèi)降解可吸收性使其成為無機(jī)骨修復(fù)材料的研究熱點(diǎn)并廣泛用于骨修復(fù)中。硫酸鈣主要有無水CaSO4, CaSO4 · 1/2Η20和CaSO4 · 2Η20。三者在一定條件下可以 相互轉(zhuǎn)化。而醫(yī)用硫酸鈣主要是CaSO4 · 1/2Η20和其水化后的CaSO4 · 2Η20。但是，由于所形成CaSO4 · 2Η20的體內(nèi)降解速度仍快于新骨的形成速度，其骨修復(fù)性能受到一定的影響。目前，同樣作為生物活性材料的磷酸鈣也被廣泛應(yīng)用于骨修復(fù)中。研究者主要利用磷酸鈣具有和人體硬組織相似的組成成分，已被證明具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，但是，通常其降解緩慢，在體內(nèi)存留時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)不到在治療期內(nèi)完全降解的要求，影響了新骨的長(zhǎng)入，這也成為研究者和企業(yè)迫切需要解決的問題。針對(duì)硫酸鈣降解過快和磷酸鈣難以降解的問題而進(jìn)行的研究很多。主要的研究和專利都是基于硫酸鈣和磷酸鈣的降解速率不同，利用兩種成分比例的不同調(diào)節(jié)降解速度，從而使之與人體骨組織生長(zhǎng)速度相匹配。但這些復(fù)合材料只是將硫酸鈣和磷酸鈣簡(jiǎn)單共混，利用二者的降解速率不同來調(diào)節(jié)材料的降解速率，并沒有從結(jié)構(gòu)上改變材料本身，使之具有新的特性以滿足臨床應(yīng)用的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有固溶結(jié)構(gòu)的生物醫(yī)用Ca(HPO4)x(SO4)1I · 2Η20的顆粒及其制備方法。本發(fā)明的Ca (HPO4) x (SO4) ·2Η20的固溶體顆粒，是在水熱條件下，CaSO4中的部分SO42-被HPO42-取代，形成的Ca (HPO4) x (SO4) · 2Η20固溶體顆粒，顆粒尺寸為10 60 μ m，χ的取值范圍為O. 05 O. 25。Ca(HPO4)x(SO4) · 2Η20的固溶體顆粒的制備方法，包括以下步驟
1)將溶于水的含鈣化合物和含硫化合物溶于去離子水中，分別配制成溶液，在常溫下按Ca/S的摩爾比為I: I混合，攪拌下反應(yīng)2小時(shí)后，依次用去離子水和酒精過濾，烘干，獲得 CaSO4 · 2H20 ；
2)將磷酸鹽和步驟I)制得的CaSO4CH2O與去離子水?dāng)嚢杌旌虾蠓湃敕磻?yīng)釜中，使混合液中的P/S的摩爾比為O. 05 O. 5，在90 110°C的水熱條件下，反應(yīng)6 10小時(shí)，反應(yīng)后的樣品用酒精過濾，烘干，獲得Ca(HPO4)x(SO4)1I · 2H20的固溶體顆粒。上述制備方法中，所述的溶于水的含鈣化合物為CaN03、CaCl2或Ca(OH)2 ;所述的溶于水的含硫化合物是H2S04、Na2SO4, K2SO4或MgSO4 ;所述的磷酸鹽是Ca(H2PO4)2 · H2O,CaHPO4 *2H20,Ca3 (PO4) 2,Ca10 (PO4) 6 (OH) 2,NaH2PO4,Na2HPO4 · 12H20,Na3PO4,KH2PO4,K2HPO4 ·3Η20或 K3PO4。本發(fā)明在水介質(zhì)中引入磷酸鹽，并通過水熱處理，使CaSO4 · 2Η20在一定的壓力和溫度的下進(jìn)行溶解和重結(jié)晶，在重結(jié)晶的過程中，溶液中的HPO42-取代部分SO42-形成Ca (HPO4) x (SO4) h · 2H20 的固溶體顆粒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果
本發(fā)明合成的Ca(HPO4)x(SO4)1I · 2H20固溶體顆粒在結(jié)構(gòu)上就不同于以往硫酸鈣和磷酸鈣的多相復(fù)合材料。相比于純的硫酸鈣，該固溶體顆粒顯示出不同的降解特性，可以改善其生物降解性能，可廣泛地用于骨填充材料、骨水泥等生物醫(yī)學(xué)用材料領(lǐng)域，具有良好的臨床應(yīng)用前景。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單易行，操作簡(jiǎn)單，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化。



圖I 為 Ca (HPO4) x (SO4)· 2H20 的固溶體顆粒的 SEM 圖。圖2 為 Ca (HPO4) x (SO4)· 2H20 的固溶體顆粒的 XRD 圖。圖3 為 Ca (HPO4) x (SO4)· 2H20 的固溶體顆粒的 EDS 圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
1)將CaNO3和K2SO4溶于去離子水中，分別配制成溶液，在常溫下按Ca/S的摩爾比為
I I混合，反應(yīng)在不斷地?cái)嚢柘逻M(jìn)行，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)后用去離子水過濾3次，酒精過濾一次，再60°C烘干，獲得CaSO4 · 2H20 ；
2)將Ig的CaHPO4·2Η20和IOg的步驟I)制得的CaSO4 ·2Η20在400ml的去離子水中攪拌混合，混合后的懸濁液放入反應(yīng)釜中，在90°C的水熱條件下，反應(yīng)10小時(shí)，反應(yīng)后的樣品用酒精過濾3次，再60°C烘干，獲得Ca(HPO4)atl8(SO4)a92 · 2H20的固溶體顆粒，其顆粒尺寸為 10-60 μ m。實(shí)施例2
1)將CaCl2和Na2SO4溶于去離子水中，分別配制成溶液，在常溫下按Ca/S的摩爾比為
I I混合，反應(yīng)在不斷地?cái)嚢柘逻M(jìn)行，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)后用去離子水過濾3次，酒精過濾一次，再60°C烘干，獲得CaSO4 · 2H20 ；
2)將4. 16g 的 Na2HPO4 · 12H20 和 IOg 的步驟 I)制得的 CaSO4 · 2H20 在 400ml 的去離子水中攪拌混合，混合后的懸濁液放入反應(yīng)釜中，在100°C的水熱條件下，反應(yīng)8小時(shí)，反應(yīng)后的樣品用酒精過濾3次，再60°C烘干，獲得Ca(HPO4)ai4(SO4)a86 · 2H20的固溶體顆粒。其SEM圖如圖I所示由圖可見顆粒的尺寸約為ΙΟμπι 40μπι。XRD圖如圖2所示曲線I為二水硫酸鈣的標(biāo)準(zhǔn)卡片，曲線2為Ca(HPO4)ο. 14 (SO4)ο.86 · 2Η20的固溶體顆粒；曲線2表明顆粒為CaSO4 · 2Η20晶相。EDS圖如圖3所示，顆粒中含有硫元素和磷元素，即顆粒為Ca (HPO4) ο. 14 (SO4) ο. 86 · 2Η20 的固溶體顆粒。實(shí)施例3
I)將CaNO3和Na2SO4溶于去離子水中，分別配制成溶液，在常溫下按Ca/S的摩爾比為I I混合，反應(yīng)在不斷地?cái)嚢柘逻M(jìn)行，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)后用去離子水過濾3次，酒精過濾一次，再60°C烘干，獲得CaSO4 · 2H20 ；
2)將2. 37g的KH2PO4和IOg的步驟I)制得的CaSO4 · 2H20在400ml的去離子水中攪拌混合，混合后的懸濁液放入反應(yīng)釜中，在110°C的水熱條件下，反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)后的樣品用酒精過濾3次，再60°C烘干，獲得Ca(HPO4)a21(SO4)a79 · 2H20的固溶體顆粒，其顆粒尺寸 為 10-60 μ m。
權(quán)利要求
1.生物醫(yī)用的Ca(HPO4)x(SO4)1I· 2H20的固溶體顆粒，其特征在于它是水熱條件下，CaSO4中的部分SO/—被HPO42-取代，形成的Ca (HPO4) x (SO4) · 2H20的固溶體顆粒，顆粒尺寸為10 60 μ m，X的取值范圍為O. 05 O. 25。
2.制備權(quán)利要求I所述的Ca(HPO4) x (SO4) · 2H20的固溶體顆粒的方法，其特征包括以下步驟 1)將溶于水的含鈣化合物和含硫化合物溶于去離子水中，分別配制成溶液，在常溫下按Ca/S的摩爾比為I: I混合，攪拌下反應(yīng)2小時(shí)后，依次用去離子水和酒精過濾，烘干，獲得 CaSO4 · 2H20 ； 2)將磷酸鹽和步驟I)制得的CaSO4CH2O與去離子水?dāng)嚢杌旌虾蠓湃敕磻?yīng)釜中，使混合液中的P/S的摩爾比為O. 05 O. 5，在90 110°C的水熱條件下，反應(yīng)6 10小時(shí)，反應(yīng)后的樣品用酒精過濾，烘干，獲得Ca(HPO4)X(SO4)H · 2H20的固溶體顆粒。
3.按權(quán)利要求2所述的Ca(HPO4) x (SO4) · 2H20的固溶體顆粒的制備方法，其特征在于所述的溶于水的含鈣化合物為CaN03、CaCl2或Ca (OH) 2。
4.按權(quán)利要求2所述的Ca(HPO4) x (SO4) · 2H20的固溶體顆粒的制備方法，其特征在于所述的溶于水的含硫化合物是H2SO4、Na2SO4, K2SO4或MgSO4。
5.按權(quán)利要求2所述的Ca(HPO4)x(SO4)1I· 2H20的固溶體顆粒的制備方法，其特征在于所述的磷酸鹽是 Ca(H2PO4)2 · H20、CaHPO4 · 2H20、Ca3(PO4)2、Caltl(PO4)6(OH)2、NaH2PO4'Na2HPO4 · 12H20、Na3PO4' KH2PO4' K2HPO4 · 3H20 或 K3PO4。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Ca(HPO4)x(SO4)1-x·2H2O的固溶體顆粒及其制備方法。采用濕化學(xué)方法、經(jīng)熱處理促使CaSO4中的部分SO42-被HPO42-取代，獲得組成和比例均可調(diào)節(jié)Ca(HPO4)x(SO4)1-x·2H2O的固溶體顆粒。本發(fā)明制備的Ca(HPO4)x(SO4)1-x·2H2O的固溶體顆?？梢詮V泛地用于骨填充材料、骨水泥等生物醫(yī)學(xué)用材料領(lǐng)域。
文檔編號(hào)A61L27/12GK102826529SQ20121032830
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者程逵, 章華勇, 翁文劍 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)