一種磷酸鈣生物活性陶瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物材料領(lǐng)域,特別涉及一種磷酸鈣生物活性陶瓷及該生物陶瓷的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著材料科技的發(fā)展,生物材料因其對機(jī)體組織進(jìn)行修復(fù)、替代與再生的特殊性能,已經(jīng)成為當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域重要的研宄方向之一。生物硬組織代用材料最早是使用體骨、動物骨,后來發(fā)展到采用不銹鋼和塑料,由于不銹鋼存在溶析、腐蝕和疲勞問題,塑料存在穩(wěn)定性差和強(qiáng)度低的問題。因此造成生物材料發(fā)展的瓶頸,生物陶瓷的出現(xiàn),改善了現(xiàn)有替代材料的不足,因其諸多優(yōu)勢,因此,生物陶瓷具有了廣闊的發(fā)展前景。
[0003]磷酸鈣陶瓷(CPC)是生物活性陶瓷材料中的重要種類。磷酸鈣陶瓷含有CaO和P2O5兩種成份,是構(gòu)成人體硬組織的重要無機(jī)物質(zhì),植入人體后,其表面同人體組織可通過鍵的結(jié)合,達(dá)到完全親和。
[0004]目前研宄和應(yīng)用最多的是羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP),兩者皆是理想的生物材料,對于磷酸鈣其他化合物的研宄相對較少,其中,磷酸四鈣具有和磷酸三鈣相似的生物性能,已有研宄表明,磷酸四鈣和磷酸三鈣復(fù)合時,其生物相容性較好,具有較好的使用前景。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:針對上述不足,克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本發(fā)明的目的是提供一種磷酸鈣生物活性陶瓷及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種磷酸鈣生物活性陶瓷,由以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分制備而成:
磷酸四鈣50-75份、納米氧化鈦3-9份、硅酸鋁纖維3-8份、氧化鋅2_5份、磷酸三鈣10-22份和氧化鈣6-10份。
[0007]作為優(yōu)選,各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸四鈣60-70份、納米氧化鈦5-7份、硅酸鋁纖維4-6份、氧化鋅3-4份、磷酸三鈣15-20份和氧化鈣7_9份。
[0008]作為優(yōu)選,各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸四鈣66份、納米氧化鈦6份、硅酸鋁纖維5份、氧化鋅4份、磷酸三鈣16份和氧化鈣8份。
[0009]一種磷酸鈣生物活性陶瓷的制備方法,制備步驟如下:
(1)稱量:準(zhǔn)確稱取各個組分;
(2)球磨:將各個組分混合在一起,放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合;
(3)冷壓成型:將混合粉體進(jìn)行冷壓成型;
(4)將成型后的粉體放入模具中,進(jìn)行高溫煅燒,溫度為1050°C_1200°C,壓力300-600MPa,時間 2_9h ;
(5)煅燒之后,待冷卻取出,即得到塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷。
[0010]作為優(yōu)選,步驟(4)中煅燒的溫度為1100°C。
[0011]作為優(yōu)選,步驟(4)中煅燒的壓力為460MPa。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的磷酸鈣生物活性陶瓷,是磷酸鈣體系生物活性陶瓷,以磷酸四鈣為主體材料,并加入適量的磷酸三鈣,加之其他材料的促進(jìn)作用,可顯著提供磷酸鈣生物陶瓷的活性。不同于磷酸三鈣生物陶瓷溶解性較好的特點(diǎn),本發(fā)明提供的磷酸鈣生物活性陶瓷兼具一定的力學(xué)性能和一定的溶解性,在體內(nèi),作為骨骼修復(fù),即可達(dá)到一定的支撐作用,也可緩慢溶解,提供人體骨骼生長所必須的鈣和磷元素。
[0013]因此,本發(fā)明提供的磷酸鈣生物活性陶瓷,具有一定的力學(xué)穩(wěn)定性和較好的生物相容性,同時,可緩慢溶解,釋放鈣磷骨骼營養(yǎng)元素,促進(jìn)骨骼生長,是一種較為理想的骨骼修復(fù)生物材料。
【具體實施方式】
[0014]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明,下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進(jìn)行描述,但是應(yīng)當(dāng)理解,這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn),而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0015]實施例1:
一種磷酸鈣生物活性陶瓷,包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸四鈣50份、納米氧化鈦3份、硅酸鋁纖維3份、氧化鋅2份、磷酸三鈣10份和氧化鈣6份。
[0016]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣生物活性陶瓷,步驟如下:
(1)稱量:準(zhǔn)確稱取各個組分;
(2)球磨:將各個組分混合在一起,放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合;
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制;
(4)將成型后的粉體放入模具中,進(jìn)行高溫煅燒,溫度為1150°C,壓力500MPa,時間4h;
(5)煅燒之后,待冷卻取出,即得到塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷。
[0017]對得到的塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷進(jìn)行檢測,檢測生物陶瓷的性能:硬度720HV ;壓縮強(qiáng)度610MPa ;抗彎強(qiáng)度330MPa ;韌性12MPa.m1/2。
[0018]實施例2:
一種磷酸鈣生物活性陶瓷,包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸四鈣75份、納米氧化鈦9份、硅酸鋁纖維8份、氧化鋅5份、磷酸三鈣22份和氧化鈣10份。
[0019]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣生物活性陶瓷,步驟如下:
(1)稱量:準(zhǔn)確稱取各個組分;
(2)球磨:將各個組分混合在一起,放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合;
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制;
(4)將成型后的粉體放入模具中,進(jìn)行高溫煅燒,溫度為1150°C,壓力500MPa,時間7h;
(5)煅燒之后,待冷卻取出,即得到塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷。
[0020]對得到的塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷進(jìn)行檢測,檢測生物陶瓷的性能:硬度770HV ;壓縮強(qiáng)度670MPa ;抗彎強(qiáng)度360MPa ;韌性15MPa.m1/2。
[0021]實施例3:
一種磷酸鈣生物活性陶瓷,包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸四鈣70份、納米氧化鈦7份、硅酸鋁纖維6份、氧化鋅4份、磷酸三鈣20份和氧化鈣9份。
[0022]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣生物活性陶瓷,步驟如下:
(1)稱量:準(zhǔn)確稱取各個組分;
(2)球磨:將各個組分混合在一起,放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合;
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制;
(4)將成型后的粉體放入模具中,進(jìn)行高溫煅燒,溫度為1100°C,壓力460MPa,時間6h;
(5)煅燒之后,待冷卻取出,即得到塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷。
[0023]對得到的塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷進(jìn)行檢測,檢測生物陶瓷的性能:硬度750HV ;壓縮強(qiáng)度650MPa ;抗彎強(qiáng)度340MPa ;韌性13MPa.m1/2。
[0024]實施例4:
一種磷酸鈣生物活性陶瓷,包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸四鈣60份、納米氧化鈦5份、硅酸鋁纖維4份、氧化鋅3份、磷酸三鈣15份和氧化鈣7份。
[0025]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣生物活性陶瓷,步驟如下:
(1)稱量:準(zhǔn)確稱取各個組分;
(2)球磨:將各個組分混合在一起,放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合;
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制;
(4)將成型后的粉體放入模具中,進(jìn)行高溫煅燒,溫度為1100°C,壓力460MPa,時間6h;
(5)煅燒之后,待冷卻取出,即得到塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷。
[0026]對得到的塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷進(jìn)行檢測,檢測生物陶瓷的性能:硬度730HV ;壓縮強(qiáng)度650MPa ;抗彎強(qiáng)度340MPa ;韌性14MPa.m1/2。
[0027]實施例5:
一種磷酸鈣生物活性陶瓷,包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸四鈣66份、納米氧化鈦6份、硅酸鋁纖維5份、氧化鋅4份、磷酸三鈣16份和氧化鈣8份。
[0028]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣生物活性陶瓷,步驟如下:
(1)稱量:準(zhǔn)確稱取各個組分;
(2)球磨:將各個組分混合在一起,放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合;
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制;
(4)將成型后的粉體放入模具中,進(jìn)行高溫煅燒,溫度為1100°C,壓力460MPa,時間5h;
(5)煅燒之后,待冷卻取出,即得到塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷。
[0029]對得到的塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷進(jìn)行檢測,檢測生物陶瓷的性能:硬度780HV ;壓縮強(qiáng)度680MPa ;抗彎強(qiáng)度360MPa ;韌性12MPa.m1/2。
[0030]對所公開的實施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種磷酸鈣生物活性陶瓷,其特征在于,由以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分制備而成: 磷酸四鈣50-75份、納米氧化鈦3-9份、硅酸鋁纖維3-8份、氧化鋅2_5份、磷酸三鈣10-22份和氧化鈣6-10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鈣生物活性陶瓷,其特征在于:各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸四鈣60-70份、納米氧化鈦5-7份、硅酸鋁纖維4-6份、氧化鋅3_4份、磷酸三鈣15-20份和氧化鈣7-9份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酸鈣生物活性陶瓷,其特征在于:各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸四鈣66份、納米氧化鈦6份、硅酸鋁纖維5份、氧化鋅4份、磷酸三鈣16份和氧化鈣8份。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鈣生物活性陶瓷的制備方法,其特征在于,制備步驟如下: (1)稱量:準(zhǔn)確稱取各個組分; (2)球磨:將各個組分混合在一起,放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合; (3)冷壓成型:將混合粉體進(jìn)行冷壓成型; (4)將成型后的粉體放入模具中,進(jìn)行高溫煅燒,溫度為1050°C_1200°C,壓力300-600MPa,時間 2_9h ; (5)煅燒之后,待冷卻取出,即得到塊狀磷酸鈣生物活性陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸鈣生物活性陶瓷的制備方法,其特征在于:步驟(4)中煅燒的溫度為1100°c。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸鈣生物活性陶瓷的制備方法,其特征在于:步驟(4)中煅燒的壓力為460MPa。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磷酸鈣生物活性陶瓷及其制備方法,涉及生物材料領(lǐng)域,由以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分制備而成:磷酸四鈣50-75份、納米氧化鈦3-9份、硅酸鋁纖維3-8份、氧化鋅2-5份、磷酸三鈣10-22份和氧化鈣6-10份。一種磷酸鈣生物活性陶瓷的制備方法,制備步驟如下:(1)稱量;(2)球磨;(3)冷壓成型;(4)高溫煅燒;(5)冷卻。本發(fā)明提供的磷酸鈣生物活性陶瓷,具有一定的力學(xué)穩(wěn)定性和較好的生物相容性,同時,可緩慢溶解,釋放鈣磷骨骼營養(yǎng)元素,促進(jìn)骨骼生長,是一種較為理想的骨骼修復(fù)生物材料。
【IPC分類】A61L27-02, A61L27-12, C04B35-622, C04B35-447, A61L27-54
【公開號】CN104803672
【申請?zhí)枴緾N201510146837
【發(fā)明人】邱東成, 劉樂峰, 郭玉芹
【申請人】蘇州維泰生物技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月31日