一種新型的甘油磷酸鹽與硅酸鈣鹽類的有機?無機自凝固復(fù)合材料的制備方法和用途與流程

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一種新型的甘油磷酸鹽與硅酸鈣鹽類的有機?無機自凝固復(fù)合材料的制備方法和用途與流程

本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料以及環(huán)保材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的甘油磷酸鹽與硅酸鈣鹽類的有機-無機自凝固復(fù)合材料的制備方法和用途。

背景技術(shù)：

骨是人體的重要組成部分，對于人的正?；顒悠鸬街陵P(guān)重要的作用。但由于疾病、交通事故以及人口老齡化等原因所造成骨科疾病嚴重影響著人們的健康，這也造成了對于骨修復(fù)材料需求量的增加。骨修復(fù)材料由最初的金屬材料向著多元化發(fā)展，像高分子材料，陶瓷和骨水泥等。隨著技術(shù)的進步，人們對于理想的骨修復(fù)材料的要求也越來越高，所以加大對于骨修復(fù)材料的研究很有必要。

以生物活性陶瓷為代表的生物活性材料在骨修復(fù)材料中展現(xiàn)出了良好的性能，并廣泛的應(yīng)用到臨床。但是生物活性陶瓷的可加工性能較差，很難根據(jù)實際情況對材料進行臨時加工。以骨水泥為代表的自凝固材料可加工性很強，能根據(jù)需求加工成不同的形狀，可以彌補陶瓷材料的某些不足。目前的骨水泥主要有三類：PMMA，磷酸鈣骨水泥和玻璃基骨水泥。

玻璃基骨水泥的主要成分是硅酸三鈣和硅酸二鈣，它們是水泥的主要成分，對水泥固化起主要作用。很多的研究已經(jīng)證明了硅酸二鈣和硅酸三鈣有著良好的生物活性和生物相容性。硅酸三鈣和硅酸二鈣的水化過程如下：

3CaO·SiO₂+nH₂O＝xCaO·SiO₂·yH₂O+(3－x)Ca(OH)₂

2CaO·SiO₂+nH₂O＝xCaO·SiO₂·yH₂O+(2－x)Ca(OH)₂

硅酸三鈣的水化速度比硅酸二鈣的水化速度快很多，但是這兩種材料的凝固時間過長，且前期的力學(xué)強度很低，很大程度上限制了其應(yīng)用，需要對其進行改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述情況，本發(fā)明提供了一種新的甘油磷酸鹽與硅酸鈣鹽類的有機-無機自凝固復(fù)合材料的制備方法和用途。

本發(fā)明甘油磷酸鹽與硅酸鈣鹽類的有機-無機自凝固復(fù)合材料，其由粉體和調(diào)和液制備而成，其中，調(diào)和液為去水、氯化鈉溶液、葡萄糖溶體、碳酸氫鈉溶液、磷酸溶液、磷酸二氫鹽溶液以及磷酸氫鹽溶液中的任意一種或者多種；所述粉體為硅酸鈣鹽和甘油磷酸鹽的混合物，各組分的質(zhì)量百分比為：硅酸鈣鹽20-95％、甘油磷酸鹽5-80％。

其中，所述調(diào)和液為水或者水與磷酸溶液的組合；優(yōu)選為水與磷酸溶液的組合。

優(yōu)選地，所述磷酸溶液的濃度為10％；所述水與磷酸溶液的組合中，二者的體積比為1.5:1。

優(yōu)選地，所述硅酸鈣鹽為硅酸鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣、硅酸鎂鈣和硅鋁酸鈣等任意一種或者任意多種的混合物；所述甘油磷酸鹽為甘油磷酸鈉、甘油磷酸鈣、甘油磷酸鎂、甘油磷酸鐵、甘油磷酸鋅、甘油磷酸銅、甘油磷酸錳、甘油磷酸鍶和甘油磷酸釔等任意一種或者任意多種的混合物。進一步優(yōu)選地，所述硅酸鈣鹽為硅酸三鈣和硅酸二鈣的混合物；所述甘油磷酸鹽為甘油磷酸鎂和甘油磷酸鈣的混合物。再進一步優(yōu)選地，所述硅酸三鈣和硅酸二鈣的比例為4:3；所述甘油磷酸鎂和甘油磷酸鈣的比例為3:2。

優(yōu)選地，所述粉體中，各組分的質(zhì)量百分比為：硅酸鹽50-80％、甘油磷酸鹽10-50％；優(yōu)選地，所述粉體中，硅酸鹽與甘油磷酸鹽的質(zhì)量比為3.5：(0.5～2.5)；進一步優(yōu)選所述硅酸鹽與甘油磷酸鹽的質(zhì)量比為3.5：0.5。進一步優(yōu)選地，所述粉體與調(diào)和液的比例為：(4～7)重量份：2.5體積份。重量份：體積份為g：ml。

本發(fā)明還提供了一種制備前述復(fù)合材料的方法，其特征在于：步驟如下：按照前述配比稱取粉體和調(diào)和液，將粉體混合均勻，加入調(diào)和液，混勻，在室溫下自發(fā)凝固即得到復(fù)合材料；優(yōu)選地，所述調(diào)和液為水和磷酸溶液的組合時，先將粉體與水混勻，得到乳白色的懸濁液，再加入磷酸溶液，混勻。

具體地，所述復(fù)合材料是通過下述步驟來實現(xiàn)的：按照特定質(zhì)量比分別稱取一定質(zhì)量的甘油磷酸鹽和硅酸鈣鹽，并將兩種粉體混合均勻，充分研磨，倒于燒杯中；向燒杯中得到的混合粉體注入去離子水，充分攪拌，讓粉體與水充分反應(yīng)，得到乳白色的懸濁液；再向得到的懸濁液加入磷酸溶液，充分攪拌，讓磷酸溶液與懸濁液充分混合，在室溫下自發(fā)凝固即得到自凝固復(fù)合材料。

本發(fā)明還提供了前述復(fù)合材料在制備骨科、牙科修復(fù)材料以及環(huán)保材料中的用途。

本發(fā)明中的甘油磷酸為甘油磷脂的主鏈，這為本發(fā)明的材料載藥提供了基礎(chǔ)。同時甘油磷酸鹽主要是鎂鹽和鈣鹽，鎂和鈣是人體內(nèi)主要的陽離子，對于骨的礦化有一定的促進作用。硅酸鹽主要包括硅酸三鈣和硅酸二鈣，是自凝固作用的主要物質(zhì)。硅酸鈣鹽先與水反應(yīng)，生成水化硅凝膠和氫氧化鈣，再向其中加入磷酸溶液，磷酸可以中和氫氧化鈣，加速凝固，產(chǎn)生羥基磷灰石，這進一步增加了材料的生物活性和生物相容性。

本發(fā)明的甘油磷酸鹽與硅酸鈣系列鹽類組成的有機-無機自凝固復(fù)合材料凝固初凝時間為10分鐘到80分鐘，一天的抗壓強度為：20.5-30MPa；自凝固后的有機-無機復(fù)合材料在模擬體液中4周的降解失重量為10-30％，12周的失重量為20-50％。同時生物活性高，生物相容性好，無復(fù)雜工藝，易于操作，而且材料能夠切割成小于0.5mm的薄片。本發(fā)明作為生物醫(yī)用材料使用有著較好的應(yīng)用前景。

顯然，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。

以下通過實施例形式的具體實施方式，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

附圖說明

圖1為實施例1-7的凝固時間的柱形圖。

圖2為實施例1-7的壓縮強度的柱形圖。

圖3為實施例1-7在模擬體液中不同時間段的失重曲線變化。

圖4為實施例1-7在模擬體液中不同時間段的pH值的變化曲線。

具體實施方式

實施例1

按照質(zhì)量比分別稱取硅酸三鈣、硅酸二鈣、甘油磷酸鎂和甘油磷酸鈣各2g、1.5g、0.3g和0.2g，并將兩類粉體混合均勻，充分研磨，倒于燒杯中；向燒杯中得到的混合粉體注入1.5ml去離子水，充分攪拌，讓粉體與水充分反應(yīng)，得到乳白色的懸濁液；再向得到的懸濁液加入1ml質(zhì)量分數(shù)為10％(v/v)磷酸溶液，充分攪拌，讓磷酸與懸濁液充分混合；將得到的材料注入到聚四氟乙烯模具中，在室溫下自發(fā)凝固。