单相生物陶瓷材料及其制备方法和应用

本发明属于生物陶瓷材料，尤其涉及一种单相生物陶瓷材料及其制备方法和应用，更具体涉及一种钙硅磷基或钙硅硼基复合生物陶瓷材料及其制备方法。

背景技术：

1、传统的钙磷基生物材料具有与人体骨相似的化学组成以及良好的生物性质，被广泛应用于骨组织工程领域的骨缺损治疗，其中具有代表性的生物材料，即羟基磷灰石(hap)和磷酸三钙，但是有研究指出羟基磷灰石在人体内不能显著降解，而磷酸三钙在人体内成骨性能较低，这些问题都限制了他们在人体内的应用。硅元素是人体内的微量元素之一，据报道，位于骨活性钙化部位的硅元素可以直接参与骨矿化过程。因此，含硅的生物材料被认为是解决传统的钙磷基生物材料问题的思路之一。第三世代的生物材料更需要发展兼具生物性能和机械性能的一体化材料。由硅修饰或复合钙磷基生物陶瓷是最具前景的方案之一，目前已有研究人员成功制备出硅掺杂的羟基磷灰石(si/hap)、硅掺杂的磷酸三钙(si/tcp)等。然而，随着硅含量的增加达到8％时，材料本身结构变的不稳定容易分解。单相结构的材料具有稳定的化学结构，亟需一种制备钙硅磷单相生物陶瓷的方法以满足发展需求。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供了一种单相生物陶瓷材料及其制备方法和应用，以期至少部分地解决上述技术问题，对此本发明提供的技术方案如下。

2、作为本发明的第一个方面，提供了一种单相生物陶瓷材料的制备方法，包括：将无机钙盐、无机磷酸盐或无机硼酸盐按比例混合，得到混合物粉末；向混合物粉末中加入碱金属熔盐和水搅拌均匀，经干燥处理得到浆料固体；将浆料固体置于反应器中进行第一煅烧，得到陶瓷前体；对陶瓷前体进行清洗，以去除陶瓷前体中含有的碱金属熔盐，经烘干得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体与粘结剂混合，经研磨、干压成型后，得到陶瓷胚体；将陶瓷胚体置于反应器中进行第二煅烧，得到陶瓷材料。

3、作为本发明的第二个方面，提供了一种单相生物陶瓷材料，采用上述的方法制得，该单相生物陶瓷材料包括氯磷灰石、羟基磷灰石、硼酸钙、ca7si2p2o16或ca11b2si4o22中任意一种结构，单相生物陶瓷材料的机械抗压强度在60-120mpa范围内。

4、作为本发明的第三个方面，提供了一种单相生物陶瓷材料在骨修复中的应用。

5、基于上述技术方案，本发明提供的一种单相生物陶瓷材料及其制备方法和应用至少存在以下有益效果之一：

6、(1)在本发明的实施例中，将无机钙盐、无机磷酸盐或无机硼酸盐进行混合，得到混合粉末。向混合粉末中加入碱金属熔盐和水，搅拌均匀后，在煅烧过程中利用熔盐法为陶瓷前体材料的形成提供液相环境，以便混合物粉末在较低温度下进行反应，有效赋予陶瓷前体材料更高的力学性能和结晶度；在煅烧结束以后，对陶瓷前体材料进行清洗以去除陶瓷前体中多余的碱金属熔盐，即可获得陶瓷粉体。将获得的陶瓷粉体与粘结剂进行混合，利用粘结剂对陶瓷粉体进行致密化处理，经干燥、干压成型后，即可得到致密、可塑性、具有较高结晶度、力学性能和离子释放能力的生物陶瓷材料。

7、(2)在本发明的实施例中，采用熔盐法的原理，一步法制得具有较高结晶度的单相生物陶瓷材料，在制备的过程中所加入的熔盐能够降低烧结温度，在煅烧的过程中同时会以微量的形式存在于陶瓷材料中，将陶瓷材料应用于骨修复过程中，陶瓷材料中存在的微量碱金属离子能够有效促进陶瓷材料的降解以及离子的释放，平衡结晶度较高所带来的难降解的问题。另外，在对获得的生物陶瓷材料进行体外成骨试验中，其能够有效释放钙磷离子，可以有效刺激成骨细胞的生长。

8、(3)在本发明的实施例中，本发明合成具有氯磷灰石、羟基磷灰石、硼酸钙、ca7si2p2o16或ca11b2si4o22生物陶瓷材料的方法、操作过程较为简单，原料无害、廉价易得，且具有环境友好的特点，适合大规模的生产。

技术特征：

1.一种单相生物陶瓷材料的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

5.根据权利要求2所述的方法，其中：

6.根据权利要求3所述的方法，其中：

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中：

8.根据权利要求1所述的方法，其中：

9.一种单相生物陶瓷材料，采用权利要求1-8中任一项所述的方法制得；

10.一种如权利要求9所述的单相生物陶瓷材料在骨修复中的应用。

技术总结本发明提供了一种单相生物陶瓷材料及其制备方法和应用，属于生物陶瓷材料制备技术领域，其中单相生物陶瓷材料的制备方法包括：将无机钙盐、无机磷酸盐或无机硼酸盐按比例混合，得到混合物粉末；向混合物粉末中加入碱金属熔盐和水搅拌均匀，经干燥处理得到浆料固体；将浆料固体置于反应器中进行第一煅烧，得到陶瓷前体；对陶瓷前体进行清洗，以去除陶瓷前体中含有的碱金属熔盐，经烘干得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体与粘结剂混合，经研磨、干压成型后，得到陶瓷胚体；将陶瓷胚体置于反应器中进行第二煅烧，得到陶瓷材料。技术研发人员：张勤芳,周陈亮,张运祥,陈巍,梁奕冉,夏晶晶受保护的技术使用者：盐城工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/5