本發(fā)明涉及一種生物材料的制備方法，具體涉及一種氧化鋯基多孔梯度復合材料的制備方法。

背景技術：

氧化鋯(zro2)陶瓷因具有優(yōu)良的力學性能、生物惰性、化學穩(wěn)定性、穩(wěn)定的結構，故通常用于人體硬組織如骨、齒等的替換及修補材料。但是，由于zro2陶瓷與人體骨組織的成分和結構存在差異，導致其生物相容性差，影響其在醫(yī)學上的廣泛應用。

羥基磷灰石(ha)作為一種和人體骨組織的成分和結構相似的、具有優(yōu)良生物相容性的陶瓷材料，ha材料植入人體后，在體液的作用下，會發(fā)生部分降解，游離出鈣和磷，并被人體組織所吸收和利用，生長出新的組織，使植入人體的生物材料和人體組織獲得良好的生物結合，促進骨細胞的人工修復材料的生長。但是，由于羥基磷灰石(ha)力學性能低，其應用時需要須和其他生物材料復合。

近年來，人們開展了用金屬顆粒、金屬間化合物、納米顆粒、晶須、長纖維及氧化鋯增強ha生物陶瓷復合材料的研究工作，其中顆粒與纖維的加入可以提高材料的硬度和強度。但是，第二相的引入往往會導致材料的生物相容性降低，甚至加速ha的分解，同時金屬纖維及金屬間化合物增強的ha陶瓷植入人體后，存在腐蝕及生物惰性，會釋放出一些對人體有害的金屬離子。因此綜合zro2和ha各自的性能優(yōu)勢，在制備zro2陶瓷表面涂覆ha的梯度復合材料無疑將具有重要的研究價值和應用前景。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種氧化鋯基多孔梯度復合材料的制備方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種氧化鋯基多孔梯度復合材料的制備方法，其特征在于,該方法具體步驟如下：

(1)配置濃度為15wt%的氫氧化鈉溶液，并將有機泡沫放入不低于60oc的氫氧化鈉溶液中浸泡3h，然后用清水反復揉搓、晾干，得到浸漬后的有機泡沫體；

(2).將絮狀聚乙烯醇固體研磨成粉末，放在75℃～95℃的恒溫水浴中溶解，配置成濃度為5%的聚乙烯醇溶液，再將上述浸漬處理后的有機泡沫體浸泡在上述5%的聚乙烯醇溶液中冷卻，放置24～48h后取出，放入離心機將聚乙烯醇甩凈，室溫晾干，得到泡沫陶瓷；

(3)稱取氧化鋯粉體置于5～15mpa的壓力下，以2～5℃/min的速率升溫至450～500℃，保溫90～100min，繼續(xù)以2～5℃/min的速率升溫至750℃，保溫90～100min，再繼續(xù)以2～5℃/min的速率升溫至1250℃，保溫90～100min，隨爐冷卻，得到預煅燒處理的氧化鋯粉體；

(4)取一定量的聚乙烯醇(pva)、羧甲基纖維素(cmc)和硅溶膠，按1：1：20的質(zhì)量比加入到量取的溫度為90-100℃的水中，置于球磨機攪拌10-15min，得到攪拌均勻的混合漿料，然后，稱取質(zhì)量百分含量為0.5～0.9%的聚丙烯酸銨(paa-nh4)分散劑、質(zhì)量百分含量為0.6～0.9%的辛醇消泡劑和上述步驟(3)得到的氧化鋯陶瓷粉體加入至上述攪拌均勻的混合漿料中，以轉(zhuǎn)速為250-300轉(zhuǎn)/min，攪拌3-5h后取出，得到氧化鋯陶瓷漿料；

(5)配制生物活性涂層，涂層由氧化鋯陶瓷漿料、羥基磷灰石(ha)粉體和zro2粉體和添加劑制成涂層漿料，各組分的重量配比如下：第1次生物活性涂層，各組分的質(zhì)量配比如下：氧化鋯陶瓷漿料占總量比例為70～80%，羥基磷灰石(ha)粉體占總量的比例為4～6%，zro2粉體占總量比例為10～13%、粘結添加劑占總量比例為1～16%，各組分之和為100%；第2次生物活性涂層，各組分的質(zhì)量配比如下：氧化鋯陶瓷漿料占總量比例為70～80%，羥基磷灰石(ha)粉體占總量比例為為13～14%，zro2粉體占總量比例為為4～5%、粘結添加劑占總量比例為1～13%，各組分之和為100%；第3次生物活性涂層，各組分的質(zhì)量配比如下：氧化鋯陶瓷漿料占總量比例為70～80%，羥基磷灰石(ha)粉體占總量比例為15～19%、粘結添加劑占總量比例為1～13%，然后，分別制成生物活性涂層漿料，并依次進行涂覆，得到生物活性涂層涂覆半成品；

(6).將上述涂層涂覆半成品放入燒結爐中進行燒結，以3～5℃/min的升溫速率升溫至900℃，保溫100min，繼續(xù)加熱到1250℃，保溫100～110min，然后以3～5℃/min的降溫速率隨爐冷卻至室溫，得到氧化鋯基多孔梯度復合材料。

上述步驟(5)所述的粘結添加劑為碳酸鈣、磷酸三鈣和銀粘結添加劑中的一種或幾種。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點：

本發(fā)明采用與人體骨組織的成分和結構相似的羥基磷灰石(ha)，制備的氧化鋯基多孔梯度復合材料克服了由于含有zro2和羥基磷灰石(ha)導致收縮率不同而引起其界面強度不足的缺陷，保持其中含zro2的力學性能，并具有較好的生物相容性，經(jīng)測試，其抗壓強度達到21mpa，孔隙率達到75%；該制備方法簡單易行，易于實現(xiàn)工業(yè)化，制備成本低。

附圖說明

圖1為實施例制備的一種氧化鋯基多孔梯度復合材料的掃描電鏡(sem)圖。

圖2為實施例制備的一種氧化鋯基多孔梯度復合材料的掃描電鏡(sem)圖。

圖3為實施例制備的一種氧化鋯基多孔梯度復合材料的x衍射(xrd)圖，圖中，縱坐標為衍射強度，橫坐標為衍射線條位置，曲線為各個物相。

圖4為實施例制備的一種氧化鋯基多孔梯度復合材料用于犬手術6周、12周、24周后的腰椎x線圖。

具體實施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下：

實施例1：

一種氧化鋯基多孔梯度復合材料的制備方法，其步驟如下：

(1).采用有機泡沫浸漬法制備泡沫陶瓷，配置濃度為15wt%的氫氧化鈉溶液，并將有機泡沫放入60oc的氫氧化鈉溶液中浸泡3h，然后用清水反復揉搓，晾干，得到得到浸漬后的有機泡沫體；

(2).將絮狀聚乙烯醇固體研磨成粉末，放在95oc的恒溫水浴中溶解，配置成濃度為5%的聚乙烯醇聚乙烯醇溶液，再將上述浸漬處理后的有機泡沫體浸泡上述5%的聚乙烯醇溶液中冷卻，放置24h后取出，放入離心機將聚乙烯醇甩凈，室溫晾干，得到泡沫陶瓷；

(3).稱取氧化鋯粉體15mpa的壓力下，以5℃/min的速率升溫至500℃，保溫100～110min，繼續(xù)以3～5℃/min的速率升溫至750℃，保溫90～100min，再繼續(xù)以3～5℃/min的速率升溫至1250℃保溫100min，隨爐冷卻，得到預煅燒處理的氧化鋯粉體；

(4).取一定量的0.5%聚乙烯醇(pva)、0.5%羧甲基纖維素(cmc)和10%硅溶膠加入到量取的溫度95℃的水中，置于球磨機攪拌10min，得到攪拌均勻的混合漿料，然后，稱取質(zhì)量百分含量為0.6%的聚丙烯酸銨(paa-nh4)分散劑、質(zhì)量百分含量為0.5%的辛醇消泡劑和上述步驟(3)得到的氧化鋯陶瓷粉體加入至上述攪拌均勻的混合漿料中，以轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min，攪拌3h后取出，得到氧化鋯陶瓷漿料。

(5).配制生物活性涂層，涂層由氧化鋯陶瓷漿料、羥基磷灰石(ha)粉體和zro2粉體和添加劑制成涂層漿料，各組分的重量配比如下：第1次生物活性涂層，各組分的質(zhì)量配比如下：氧化鋯陶瓷漿料占總量比例為80%，羥基磷灰石(ha)粉體占總量的比例為6%，zro2粉體占總量的比例為13%、粘結添加劑占總量比例為1%；第2次生物活性涂層，各組分的質(zhì)量配比如下：氧化鋯陶瓷漿料占總量比例為80%，羥基磷灰石(ha)粉體占總量比例為為14%，zro2粉體占總量比例為30%；第3次生物活性涂層，各組分的質(zhì)量配比如下：氧化鋯陶瓷漿料占總量比例為80%，羥基磷灰石(ha)粉體占總量比例為19%、粘結添加劑占總量比例為1%，然后，分別制成生物活性涂層漿料，并依次進行涂覆，得到生物活性涂層涂覆半成品；

(6).將上述涂層涂覆半成品放入燒結爐中進行燒結，以5℃/min的速率升溫至900℃，保溫100min，繼續(xù)加熱到1250℃保溫100min，然后以3～5℃/min的降溫速率隨爐冷卻至室溫。得到氧化鋯基多孔梯度復合材料，如圖1、圖2所示。從圖中可以看出，本發(fā)明制備的一種氧化鋯基多孔梯度復合材料試樣的表面飽滿、圓潤、粗大、光滑且致密，ha涂層與氧化鋯骨架基體融合，經(jīng)sanscmt5105微機控制萬能試驗機的測試，其抗壓強度為25mpa，孔隙率為68%。如圖3所示，從圖3、圖4可以看出，本發(fā)明制備的一種氧化鋯基多孔梯度復合材料具有較好的生物相容性，該材料用于犬手術24周后，人工椎體與自體骨間隙消失，人工椎體骨融合較好。

本發(fā)明不限于上述實施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術方案的精神實質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡化，均應為等效的置換方式，都屬于本發(fā)明的保護范圍。