一種磷酸鈣鐵生物陶瓷及其制備方法
【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鐵生物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(duì)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(dòng)物骨，后來(lái)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(wèn)題，塑料存在穩(wěn)定性差和強(qiáng)度低的問(wèn)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(shì)，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(lèi)，目前研宄和應(yīng)用最多的是羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP)。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(wú)機(jī)物質(zhì)，植入人體后，其表面同人體組織可通過(guò)鍵的結(jié)合，達(dá)到完全親和。其中，HA在組成和結(jié)構(gòu)上與人骨和牙齒非常相似，具有較高的力學(xué)性能，在人體生理環(huán)境中可溶解性較低；TCP與骨的結(jié)合性好，無(wú)排異反應(yīng)，在水溶液中的溶解程度遠(yuǎn)高于HA，能被體液緩慢降解、吸收，為新骨的生長(zhǎng)提供豐富的鈣、磷，促進(jìn)新骨的生長(zhǎng)。
[0004]鐵也是人體生長(zhǎng)所必須的元素之一，但單純的鐵或鐵的化合物無(wú)法作為生物材料植入人體之中，那么將鐵加入到磷酸三鈣(TCP)生物活性陶瓷體系中，以提高其溶解性，被人體逐步吸收，是磷酸三鈣(TCP)生物活性陶瓷功能多樣化的發(fā)展趨勢(shì)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)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鐵生物陶瓷及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種磷酸鈣鐵生物陶瓷，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分制備而成:
磷酸三鈣50-70份、氧化鐵12-20份、納米氧化錫4-8份、硫酸鐵10-18份、磷酸氫鈣6-12份和氧化鎂2-5份。
[0007]作為優(yōu)選，各個(gè)組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣55-68份、氧化鐵15-18份、納米氧化錫5-7份、硫酸鐵12-16份、磷酸氫鈣8-10份和氧化鎂3_4份。
[0008]作為優(yōu)選，各個(gè)組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣62份、氧化鐵16份、納米氧化錫6份、硫酸鐵15份、磷酸氫鈣9份和氧化鎂3份。
[0009]一種磷酸鈣鐵生物陶瓷的制備方法，制備步驟如下:
(1)稱(chēng)量:準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
(2)球磨:將各個(gè)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1000°C_1350 °C，壓力300-700MPa，時(shí)間 2_9h ；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷。
[0010]作為優(yōu)選，步驟(4)中煅燒的溫度為1120°C。
[0011]作為優(yōu)選，步驟(4)中煅燒的壓力為620MPa。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的磷酸鈣鐵生物陶瓷，是磷酸鈣體系生物活性陶瓷，以磷酸三鈣為主體材料，因磷酸三鈣生物活性陶瓷在植入人體過(guò)程中，會(huì)緩慢釋放鈣磷元素，促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)。鐵也是人體必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，本發(fā)明在磷酸三鈣生物活性陶瓷中加入鐵體系，包括氧化鐵和硫酸鐵，形成一種硫酸鈣鐵復(fù)合體系，從而不僅也促進(jìn)了人體對(duì)鐵的吸收，也提高了磷酸三鈣生物活性陶瓷的力學(xué)性能。
[0013]因此，本發(fā)明提供的磷酸鈣鐵生物陶瓷不僅具有一定的促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)作用，在植入人體過(guò)程中，會(huì)緩慢釋放鈣、磷和鐵元素，而且，其力學(xué)性能得到提升，是一種理想的骨骼替代修復(fù)材料。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)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(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0015]實(shí)施例1:
一種磷酸鈣鐵生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分:
磷酸三鈣50份、氧化鐵12份、納米氧化錫4份、硫酸鐵10份、磷酸氫鈣6份和氧化鎂2份。
[0016]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣鐵生物陶瓷，步驟如下:
(1)稱(chēng)量:準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
(2)球磨:將各個(gè)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1300°C，壓力500MPa，時(shí)間4h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷。
[0017]對(duì)得到的塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能:硬度820HV ;壓縮強(qiáng)度1120MPa ;抗彎強(qiáng)度41OMPa ;韌性14MPa.m1/2。
[0018]實(shí)施例2:
一種磷酸鈣鐵生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分:
磷酸三鈣70份、氧化鐵20份、納米氧化錫8份、硫酸鐵18份、磷酸氫鈣12份和氧化鎂5份。
[0019]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣鐵生物陶瓷，步驟如下:
(1)稱(chēng)量:準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
(2)球磨:將各個(gè)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1300°C，壓力500MPa，時(shí)間7h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷。
[0020]對(duì)得到的塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能:硬度850HV ;壓縮強(qiáng)度1180MPa ;抗彎強(qiáng)度430MPa ;韌性16MPa.m1/2。
[0021]實(shí)施例3:
一種磷酸鈣鐵生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分:
磷酸三鈣55份、氧化鐵15份、納米氧化錫5份、硫酸鐵12份、磷酸氫鈣8份和氧化鎂3份。
[0022]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣鐵生物陶瓷，步驟如下:
(1)稱(chēng)量:準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
(2)球磨:將各個(gè)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1120°C，壓力620MPa，時(shí)間6h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷。
[0023]對(duì)得到的塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能:硬度830HV ;壓縮強(qiáng)度1130MPa ;抗彎強(qiáng)度41OMPa ;韌性15MPa.m1/2。
[0024]實(shí)施例4:
一種磷酸鈣鐵生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分:
磷酸三鈣68份、氧化鐵18份、納米氧化錫7份、硫酸鐵16份、磷酸氫鈣10份和氧化鎂4份。
[0025]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣鐵生物陶瓷，步驟如下:
(1)稱(chēng)量:準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
(2)球磨:將各個(gè)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1120°C，壓力620MPa，時(shí)間6h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷。
[0026]對(duì)得到的塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能:硬度840HV ;壓縮強(qiáng)度1150MPa ;抗彎強(qiáng)度430MPa ;韌性15MPa.m1/2。
[0027]實(shí)施例5:
一種磷酸鈣鐵生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分:
磷酸三鈣62份、氧化鐵16份、納米氧化錫6份、硫酸鐵15份、磷酸氫鈣9份和氧化鎂3份。
[0028]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣鐵生物陶瓷，步驟如下:
(1)稱(chēng)量:準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
(2)球磨:將各個(gè)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1120°C，壓力620MPa，時(shí)間5h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷。
[0029]對(duì)得到的塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能:硬度840HV ;壓縮強(qiáng)度1150MPa ;抗彎強(qiáng)度450MPa ;韌性16MPa.m1/2。
[0030]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)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(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)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(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磷酸鈣鐵生物陶瓷，其特征在于，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分制備而成: 磷酸三鈣50-70份、氧化鐵12-20份、納米氧化錫4-8份、硫酸鐵10-18份、磷酸氫鈣6-12份和氧化鎂2-5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鈣鐵生物陶瓷，其特征在于:各個(gè)組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣55-68份、氧化鐵15-18份、納米氧化錫5_7份、硫酸鐵12-16份、磷酸氫鈣8_10份和氧化鎂3-4份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酸鈣鐵生物陶瓷，其特征在于:各個(gè)組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣62份、氧化鐵16份、納米氧化錫6份、硫酸鐵15份、磷酸氫鈣9份和氧化鎂3份。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鈣鐵生物陶瓷的制備方法，其特征在于，制備步驟如下: (1)稱(chēng)量:準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分； (2)球磨:將各個(gè)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1000°C_1350 °C，壓力300-700MPa，時(shí)間 2_9h ； (5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣鐵生物陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸鈣鐵生物陶瓷的制備方法，其特征在于:步驟(4)中煅燒的溫度為1120°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸鈣鐵生物陶瓷的制備方法，其特征在于:步驟(4)中煅燒的壓力為620MPa。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種磷酸鈣鐵生物陶瓷及其制備方法，涉及生物材料領(lǐng)域，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分制備而成：磷酸三鈣50-70份、氧化鐵12-20份、納米氧化錫4-8份、硫酸鐵10-18份、磷酸氫鈣6-12份和氧化鎂2-5份。一種磷酸鈣鐵生物陶瓷的制備方法，制備步驟如下：（1）稱(chēng)量；（2）球磨；（3）冷壓成型；（4）高溫煅燒；（5）冷卻。本發(fā)明提供的磷酸鈣鐵生物陶瓷不僅具有一定的促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)作用，在植入人體過(guò)程中，會(huì)緩慢釋放鈣、磷和鐵元素，而且，其力學(xué)性能得到提升，是一種理想的骨骼替代修復(fù)材料。
【IPC分類(lèi)】A61L27-12, C04B35-622, C04B35-447, A61L27-02, A61L27-54
【公開(kāi)號(hào)】CN104803674
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510146906
【發(fā)明人】劉大學(xué), 李永超, 郭玉芹
【申請(qǐng)人】蘇州維泰生物技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日