CN102633287A - 医用α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法 - Google Patents
医用α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种医用α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法，属于医用生物材料领域。本发明采用在包含氯化钙、转晶剂与蒸馏水的反应液中加入与蒸馏水体积比为0.01～2的无水乙醇，使二水硫酸钙在反应液中部分脱去结晶水制得α-半水硫酸钙，由于无水乙醇的改性作用，有效地改善了α-半水硫酸钙粉体的晶粒形貌和尺寸，得到高纯度，晶体结构和粒度分布均匀，等轴或接近等轴的α-半水硫酸钙粉体，该α-半水硫酸钙粉体与固化液混合固化后制得的医用硫酸钙人工骨材料能够有效提高抗压强度、延长降解时间，并且改善生物学性能，因此是一种性能良好的医用硫酸钙人工骨材料，在医用骨移植与骨修复技术领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于医用生物材料技术领域，具体涉及一种α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法。
背景技术
硫酸钙作为骨移植替代物的研究己有一百多年的历史，具有良好的生物相容性及可降解性，是一种良好的骨修复材料。硫酸钙来源充足，灭菌方便，被广泛用于骨科、牙科、五官科的骨缺损填充，并可以作为抗生素、药物制剂以及生长因子等的载体，在作为支架材料的同时，发挥药物输送的作用。
商业化的医用硫酸钙产品有美国Wright公司的英国Encore公司的
和德国的
等，是一种具有高纯度的晶体结构无机化合物(CaSO4.1/2H2O)。大量的临床应用及实验也证明，硫酸钙可以促使成骨细胞附着并成骨，使破骨细胞吸收硫酸钙，形成生物降解，它在骨缺损区作为空隙的填充物，形成微酸环境，有利于血管和成骨细胞的长入，提供了骨形成所需的基质，并阻止软组织长入(M.V.Thomas，J.Biomed.Mater.Res.B：Appl Biomater.，2009，88：597-610)。
但是，临床使用的硫酸钙骨移植材料仍存在以下缺陷：(1)其降解速度快于新生骨组织的生长速度，在体内完全降解吸收的时间依据植入的部位而不同，一般在30～72天；(2)固化后力学强度较差，难以提供骨修复部位所需的力学强度；(3)修复初期不能与周围的骨组织形成化学键合作用，呈现出较弱的生物活性。
研究表明，具有均一的细小等轴晶粒的α-半水硫酸钙表现出优良的力学性能、适中的降解速率和良好的生物性能，因此改进α-半水硫酸钙的制备工艺，实现对α-半水硫酸钙晶粒尺寸和形貌的可控制备引起了国内外众多科研人员的关注。目前，在α-半水硫酸钙粉末制备方面已有一些文献和专利报道。例如，Peng Wang等应用盐溶法制备α-半水硫酸钙粉末，通过调整氯化钙溶液的浓度来调控α-半水硫酸钙的形貌，以达到提高其力学性能的目的(Peng Wang等，J.Am.Ceram.Soc.，2008，91：2039-2042)。Baohong Guan等在单纯的甲醇与水混合溶液中制备了α-半水硫酸钙，降低了反应的温度，但是其形貌呈不规则的长柱状(Baohong Guan等，J.Am.Ceram.Soc.，2011，94：3261-3266)。申请号为CN200710301268.9的中国专利申请公开了一种硫酸钙和冷冻干骨复合多孔支架及其制备方法，其中包括采用压热法制备半水硫酸钙，即在90℃和4.5个大气压下，使二水硫酸钙溶解再结晶制备半水硫酸钙。该制备方法反应条件较苛刻，对制备装置有较高的要求。申请号为CN01107002.1，CN03142607.7的中国专利申请公开了半水石膏的制备工艺，制得的半水石膏主要应用于建筑材料领域，与医疗器械领域对α-半水硫酸钙的形貌、大小要求均不同。申请号为CN200510047452.6的中国发明专利申请虽然提供了一种α-半水硫酸钙的制备工艺，但是所制备的α-半水硫酸钙呈长杆状，粒径大，不符合人工骨修复材料对力学特性的要求。
因此，如何改进现有的制备工艺，以改善医用硫酸钙人工骨材料的机械性能、降解速率和生物学性能，从而得到具有良好机械性能与自固化性能，降解与人体成骨匹配，可维持骨细胞生长与新骨形成的医用硫酸钙人工骨材料一直是科技工作者的重要研究课题之一。
发明内容
本发明的技术目的是针对上述医用硫酸钙人工骨材料的技术现状，提供一种α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，能够制得分布均匀、晶粒细小，并且晶粒尺寸与形貌可控的α-半水硫酸钙，利用该α-半水硫酸钙通过自固化工艺后得到的医用硫酸钙人工骨材料的机械性能、降解速率和生物学性能均得到改善。
本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：在室温下，将适量转晶剂溶于蒸馏水中，超声分散均匀，然后逐一加入氯化钙与无水乙醇，充分搅拌均匀后得到反应液；
所述的反应液中，无水乙醇与蒸馏水的体积比为0.01～2，优选为0.5～1.5，进一步优选为0.8～1.1；
氯化钙与蒸馏水的质量比为0.1～4；
作为优选，所述的转晶剂与蒸馏水的质量比为0.001～0.05，进一步优选为0.003～0.015；
所述的转晶剂包括但不限于有机酸、有机钠盐、有机钾盐或者有机铝盐中的一种或几种的混合物。
步骤2：将步骤1得到的反应液加入三口烧瓶中，在80℃～110℃的油浴中预热20～30min，预热过程中三口烧瓶连接冷凝管进行冷凝回流；
步骤3：将适量二水硫酸钙粉末加入三口烧瓶中，在一定温度下进行反应，反应过程中三口烧瓶连接冷凝管进行冷凝回流，然后快速过滤反应产物并进行烘干处理，得到α-半水硫酸钙粉体；
所述的二水硫酸钙粉末与反应液的质量比为0.01～0.1；
所述的反应温度为80～130℃，优选为85～110℃；反应时间为6～72h，优选为10～56h；
所述的烘干温度为80～120℃，优选为90～110℃；烘干时间为0.5～3h，优选为0.5～1h。
综上所述，如图1所示，本发明采用在包含氯化钙、转晶剂与蒸馏水的反应液中加入无水乙醇，并且无水乙醇与蒸馏水的体积比为0.01～2，使二水硫酸钙在反应液中部分脱去结晶水制得α-半水硫酸钙，由于无水乙醇的改性作用，有效地改善了经反应后得到的α-半水硫酸钙粉体的晶粒形貌和尺寸，能够得到高纯度，晶体结构和粒度分布均匀，等轴或接近等轴的α-半水硫酸钙粉体。
利用该α-半水硫酸钙粉体的自固化能力，将α-半水硫酸钙粉体与固化液均匀混合、固化后可以制备医用硫酸钙人工骨材料，具体步骤为：首先将该α-半水硫酸钙粉末与固化液混和均匀得到浆料；然后将浆料倒入模具中静置10～150min，脱模后得到硫酸钙人工骨材料，或者将浆料注射到待修复部位，待其自固化后得到硫酸钙人工骨材料。
其中，固化液包括但不限于去离子水、生理盐水、柠檬酸、聚丙烯酸、鹿瓜多肽、中成药等固化液中的一种或几种的混合固化液。
α-半水硫酸钙粉体与固化液的质量比优选为0.5～4。
在实际应用中，也可以将硫酸钙人工骨材料与抗生素、抗结核药物、生长因子或者化疗药物复合、成型，制成所需要的形状和尺寸使用，或者在浆料中添加抗生素、抗结核药物、生长因子或者化疗药物，将其注射到待修复部位，待其自固化后使用。
实验证实，利用本发明经无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体固化后得到的医用硫酸钙人工骨材料与未经无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料相比，具有如下优点：
(1)抗压强度显著提高，能够达到35MPa，是未经无水乙醇改性的硫酸钙材料的1～1.5倍；
(2)完全降解时间有效延长，其降解速率与人体成骨较匹配，可维持骨细胞正常生长与新骨形成；
(3)生物学性能得到大幅改善；
因此是一种性能良好的医用硫酸钙人工骨材料，在医用骨移植与骨修复技术领域具有良好的应用前景，并且可以与抗生素、抗结核药物、生长因子、化疗药物进一步复合，制成所需要的形状和尺寸使用，或注射使用。
附图说明
图1是本发明的制备工艺流程图；
图2是对比实施例1和实施例1、2中制得的α-半水硫酸钙粉体的XRD图谱；
图3是对比实施例1和实施例1、2中制得的α-半水硫酸钙粉体的SEM照片；
图4是对比实施例1和实施例1、2中制得的α-半水硫酸钙粉体的自固化时间曲线；
图5是对比实施例1中制得的自固化后硫酸钙人工骨材料的XRD图谱；
图6是对比实施例1和实施例1中制得的硫酸钙人工骨材料的SEM照片；
图7是对比实施例1和实施例1、2中制得的硫酸钙人工骨材料的抗压强度结果；
图8是类成骨细胞(MG-63)在对比实施例1和实施例1中制得的硫酸钙人工骨材料表面的粘附照片；
图9是对比实施例1和实施例1中制得的硫酸钙人工骨材料CCK-8生物相容性测试结果；
图10是对比实施例1和实施例1中制得的硫酸钙人工骨材料实时荧光定量PCR结果。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。
对比实施例1：
本实施例是下述实施例1的对比实施例。
本实施例中，α-半水硫酸钙粉体是由二水硫酸钙在反应液中反应制得，该反应液是氯化钙、丁二酸和蒸馏水的混合液，其中不添加无水乙醇。其中，氯化钙与蒸馏水的质量比为0.3，丁二酸与蒸馏水的质量比为0.0045，二水硫酸钙与反应液的质量比为0.046。
该α-半水硫酸钙粉体的具体制备方法包括如下步骤：
(1)在室温下，将0.75g丁二酸加入到165ml蒸馏水中超声分散5min，然后加入50g无水氯化钙，充分搅拌10min，得到均匀的反应液；
(2)将步骤(1)得到的反应液倒入三口烧瓶内，将该三口烧瓶在110℃的油浴中预热30min，预热过程中连接冷凝管进行冷凝回流。
(3)在步骤(2)处理后的反应液中加入10g二水硫酸钙粉末，然后将该三口烧瓶在110℃的油浴中反应48h，反应过程中三口烧瓶连接冷凝管进行冷凝回流，反应完成后快速过滤反应产物，然后放入鼓风恒温干燥箱中在110℃下烘干30min，得到α-半水硫酸钙粉体。
对上述制得的α-半水硫酸钙粉体的物相进行分析，得到如图2(a)所示的XRD谱，从中可以看出，所得的粉体为纯度很高的α-半水硫酸钙，无二水硫酸钙残余和其它相生成。
图3中(a)和(d)是上述制得的α-半水硫酸钙粉体的SEM照片。从图中可以看出该α-半水硫酸钙为结晶完好的六棱柱晶粒，轴向长度较大，为35μm，径向长度为8μm，长径比为4.4。
用维卡计测量上述制得的α-半水硫酸钙粉体的自固化时间，得到如图4所示的曲线，表明该α-半水硫酸钙粉体的自固化时间较长，约为2h。
利用上述制得的α-半水硫酸钙粉体与固化液均匀混合、固化后可以制备医用硫酸钙人工骨材料，具体步骤为：将该α-半水硫酸钙粉体与去离子水按质量比为2的比例混合成均匀的浆料，将浆料注入Φ6mm×12mm的模具中，静置2h，然后脱模，即得到硫酸钙人工骨材料。
对上述制得的硫酸钙人工骨材料进行物相分析，得到如图5所示的XRD谱，可以看出该材料的成分为二水硫酸钙，无α-半水硫酸钙残余，说明在α-半水硫酸钙的自固化过程中，α-半水硫酸钙粉体与固化液中的水反应转化成为二水硫酸钙。
图6(a)是上述制得的硫酸钙人工骨材料的SEM照片。从图中可以看出，材料中的二水硫酸钙晶粒为不规则短棒状，且相互交错。这种晶粒错合结构是α-半水硫酸钙粉体自固化后获得较高强度块体的根本原因。
用力学性能测试机测定(Instron5985)上述制得的硫酸钙人工骨材料的机械性能，得到图7所示的结果。该硫酸钙人工骨材料的抗压强度为15MPa。
通过细胞培养和生物相容性测试对上述制得的硫酸钙人工骨材料的生物学性能进行表征，结果如图8、图9和图10所示。
图8所示的细胞培养结果表明：材料的细胞贴附性较好，细胞能够在材料表面维持一定形状。但材料降解较快，完全降解仅约70天。
图9所示的CCK8测试结果表明，该材料降解7天后的浸提液对细胞的增殖具有一定的抑制性，这主要是未经醇改性的硫酸钙材料降解过快造成的。
图10所示的成骨指标的表达测试结果表明，该材料的成骨特性与商业产品Osteoset相当。
因此，上述未经无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体和硫酸钙人工骨材料具有一定的机械强度，和成骨能力，可作为医用硫酸钙人工骨材料被应用。
实施例1：
本实施例中，α-半水硫酸钙粉体是由二水硫酸钙在反应液中反应制得，该反应液是氯化钙、无水乙醇、丁二酸和蒸馏水的混合液。其中，氯化钙占蒸馏水的质量比为0.3，无水乙醇和蒸馏水的体积比为0.5，丁二酸与蒸馏水的质量比为0.0045，二水硫酸钙与反应液的质量比为0.0355。
该α-半水硫酸钙粉体的具体制备方法包括如下步骤：
(1)在室温下，将0.75g丁二酸加入到165ml蒸馏水中超声分散5min，然后依次逐一加入50g无水氯化钙与82.5ml无水乙醇，充分搅拌各10min，得到均匀的反应液。
(2)将步骤(1)得到的反应液倒入三口烧瓶内，在110℃的油浴中预热30min，然后连接冷凝管进行冷凝回流。
(3)在步骤(2)处理后的反应液中加入10g二水硫酸钙粉末，然后将该三口烧瓶在90℃的油浴中反应48h，反应过程中三口烧瓶连接冷凝管进行冷凝回流，反应完成后快速过滤反应物，然后放入鼓风恒温干燥箱中在110℃下烘干30min，得α-半水硫酸钙粉体。
对上述制得的α-半水硫酸钙粉体的物相进行分析，得到如图2(b)所示的XRD谱，其物相与图2(a)所示的对比实施例1的XRD谱相同，所得的粉体为纯度很高的α-半水硫酸钙，无二水硫酸钙残余和其它相生成。表明添加无水乙醇后，没有阻碍二水硫酸钙的反应。
图3(b)和(e)是上述制得的α-半水硫酸钙粉体的SEM照片。与对比实施例1中未经过无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体的SEM照片(图3(a)和(d))相比，无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体的晶粒形貌和尺寸有了较大改变：晶粒更加细小，轴向长度约为28μm，径向长度15μm，长径比缩小为1.8。
用维卡计测量上述制得的α-半水硫酸钙粉体的自固化时间，如图4所示。与对比实施例中未经过无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体相比，该α-半水硫酸钙粉体的自固化时间大大缩短，仅需39min。
利用上述制得的α-半水硫酸钙粉体与固化液均匀混合、固化后可以制备医用硫酸钙人工骨材料，具体步骤为：将该α-半水硫酸钙粉体与去离子水按质量比为2的比例混合成均匀的浆料，将浆料注入Φ6mm×12mm的模具中，静置2h，然后脱模，即得到硫酸钙人工骨材料。
对上述制得的硫酸钙人工骨材料进行物相分析，得到类似于图5所示的XRD谱，可以看出该材料的成分为二水硫酸钙，无α-半水硫酸钙残余。
图6(b)是上述制得的硫酸钙人工骨材料的SEM照片，可以看出其与对比实施例中的图6(a)类似，材料中的二水硫酸钙晶粒为不规则短棒状，且相互交错。
用力学性能测试机测定上述制得的硫酸钙人工骨材料的机械性能，如图7所示，与对比实施例1中未经过无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料相比，该硫酸钙人工骨材料的抗压强度增大到20MPa。
通过细胞培养和生物相容性测试对上述制得的硫酸钙人工骨材料的生物学性能进行表征，结果类似图8、图9和图10所示。表明：与对比实施例1中未经过无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料相比，经过无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料也表现出细胞贴附性较好，细胞能够在材料表面维持一定形状，所不同的是，该材料完全降解的时间延长至82天，该材料降解7天后的浸提液对细胞的增殖抑制作用较弱。成骨指标的表达测试结果表明：该材料的成骨特性优于商业产品Osteoset和对比实施例1中未经过无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料。
因此，上述经过乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为0.5)的α-半水硫酸钙粉体和硫酸钙人工骨材料具有良好的机械强度，和成骨能力，能够作为医用硫酸钙人工骨材料被应用。
实施例2：
本实施例中，α-半水硫酸钙粉体是由二水硫酸钙在在反应液中反应制得，该反应液与实施例1中的反应液基本相同，所不同的是无水乙醇和水的体积比为1∶1。
该α-半水硫酸钙粉体的具体制备方法与实施例1中的制备方法基本相同，所不同的是在步骤(1)中，无水乙醇与水的体积比为1，无水乙醇的加入量为165ml，具体包括如下步骤：
(1)在室温下，将0.75g丁二酸加入到165ml蒸馏水中超声分散5min，然后依次逐一加入50g无水氯化钙与165ml无水乙醇，充分搅拌各10min，制得均匀的反应液。
(2)与实施例1中的(2)相同；
(3)与实施例1中的(3)相同。
对上述制得的α-半水硫酸钙粉体的物相进行分析，得到如图2(c)所示的XRD谱，其物相与图2(a)和(b)所示的XRD谱相同，所得的粉体为纯度很高的α-半水硫酸钙，无二水硫酸钙残余和其它相生成。表明添加无水乙醇后，没有阻碍二水硫酸钙的反应。
图3(c)和(f)是上述制得的α-半水硫酸钙粉体的SEM照片。与对比实施例1中未经过无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体的SEM照片(图3(a)，(d))，以及实施例1中经过无水乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为0.5)的α-半水硫酸钙粉体的SEM照片(图3(b)，(e))相比，本实施例中经过无水乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为1)的α-半水硫酸钙粉体的晶粒形貌和尺寸进一步改善，轴向长度约为19μm，径向长度约为18μm，长径比近似缩小至1。
用维卡计测量上述制得的α-半水硫酸钙粉体的自固化时间，如图4所示。与对比实施例1中未经过无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体以及实施例1中经过无水乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为0.5)制得的α-半水硫酸钙粉体相比，本实施例中经过无水乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为1)的α-半水硫酸钙粉体的自固化时间进一步缩短为约21min。
利用上述制得的α-半水硫酸钙粉体与固化液均匀混合、固化后可以制备医用硫酸钙人工骨材料，其具体步骤与实施例1中的步骤完全相同，得到硫酸钙人工骨材料。
对上述制得的硫酸钙人工骨材料进行物相分析，得到类似于图5所示的XRD谱，可以看出该材料的成分为二水硫酸钙，无α-半水硫酸钙残余。
该硫酸钙人工骨材料的SEM照片类似图6，表明材料中的二水硫酸钙晶粒为不规则短棒状，且相互交错。
用力学性能测试机测定上述制得的硫酸钙人工骨材料的机械性能，如图7所示。与对比实施例1中未经过无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体以及实施例1中经过无水乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为0.5)制得的α-半水硫酸钙粉体相比，本实施例中经过无水乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为1)的硫酸钙人工骨材料的抗压强度进一步增大到34MPa。
通过细胞培养和生物相容性测试对上述制得的硫酸钙人工骨材料的生物学性能进行表征，结果如图8、图9和图10所示。表明：与对比实施例1中未经过无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料以及实施例1中经过无水乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为0.5)的硫酸钙人工骨材料相比，本实施例中经过无水乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为1)的硫酸钙人工骨材料也表现出细胞贴附性较好，细胞能够在材料表面维持一定形状。所不同的是，该材料完全降解的时间进一步延长至95天，该材料降解7天后的浸提液对细胞的增殖抑制作用很弱，表现出良好的生物相容性。成骨指标的表达测试结果表明：该材料的成骨特性优于商业产品Osteoset、对比实施例1中未经过无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料以及实施例1中经过无水乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为0.5)的硫酸钙人工骨材料。
因此，上述经过乙醇改性(无水乙醇与水的体积比为1)的α-半水硫酸钙粉体和硫酸钙人工骨材料具有优良的机械强度和成骨能力，能够作为医用硫酸钙人工骨材料被应用。
实施例3～7：
以下实施例3～7中，α-半水硫酸钙粉体是由二水硫酸钙在反应液中反应制得，该反应液与实施例1基本相同，所不同的是氯化钙溶液浓度或者无水乙醇和水的体积比(详见下述表1)。
利用该α-半水硫酸钙粉体与固化液均匀混合、固化后可以制备医用硫酸钙人工骨材料，其具体步骤与实施例1基本相同，所不同的是采用的固化液种类(详见下述表1)。表1：实施例3～7中制备α-半水硫酸钙粉体和硫酸钙人工骨材料的制备条件和性能
对上述制得的α-半水硫酸钙粉体的物相进行分析，得到类似图2所示的XRD谱，所得的粉体为纯度很高的α-半水硫酸钙，无二水硫酸钙残余和其它相生成。表明添加无水乙醇后，没有阻碍二水硫酸钙的反应。
上述制得的α-半水硫酸钙粉体的SEM照片与图3(b)和(e)，或者图3(c)和(f)类似，与对比实施例1中未经过无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体的SEM照片(图3(a)和(d))相比，其晶粒形貌和尺寸有了较大改变：长径比缩小，晶粒由较长的六棱柱转变为近似等轴或等轴的六棱柱。α-半水硫酸钙粉体的晶粒形貌和尺寸可通过无水乙醇的添加量进行控制。
用维卡计测量所得的α-半水硫酸钙粉体的自固化时间，得到类似图4的曲线。与对比实施例中未经过无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体相比，其自固化时间缩短。
对制得的硫酸钙人工骨材料进行物相分析，得到类似图5所示的XRD谱，可以看出该材料的成分为二水硫酸钙，无α-半水硫酸钙残余。
该硫酸钙人工骨材料的SEM照片类似图6，材料中的二水硫酸钙晶粒为不规则短棒状，且相互交错。
用力学性能测试机测定制得的硫酸钙人工骨材料的机械性能，结果类似图7，表明：经无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料的抗压强度较高。
通过细胞培养和生物相容性测试对制得的硫酸钙人工骨材料的生物学性能进行表征，结果类似图8、图9和图10。表明：与对比实施例1中未经过无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料相比，经过无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料也表现出细胞贴附性较好，细胞能够在材料表面维持一定形状，所不同的是，经过无水乙醇改性后的硫酸钙人工骨材料完全降解的时间延长，降解7天后的浸提液对细胞的增殖抑制作用很弱，表现出良好的生物相容性。成骨指标的表达测试结果表明：该材料的成骨特性优于商业产品Osteoset和对比实施例1中未经过无水乙醇改性的硫酸钙人工骨材料
因此，上述经过无水乙醇改性的α-半水硫酸钙粉体和硫酸钙人工骨材料具有良好的机械强度和成骨能力，能够作为医用硫酸钙人工骨材料被应用。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：包括如下步骤：
步骤1：在室温下，将适量转晶剂溶于蒸馏水中，超声分散均匀，然后逐一加入氯化钙与无水乙醇，充分搅拌均匀后得到反应液；
所述的反应液中，无水乙醇与蒸馏水的体积比为0.01～2，氯化钙与蒸馏水的质量比为0.1～4；
步骤2：将步骤1得到的反应液加入三口烧瓶中，在80℃～110℃的油浴中预热20～30min，在预热过程中将三口烧瓶连接冷凝管进行冷凝回流；
步骤3：将适量二水硫酸钙粉末加入三口烧瓶中，在一定温度下进行反应，反应过程中三口烧瓶连接冷凝管进行冷凝回流，然后快速过滤反应产物并进行烘干处理，得到α-半水硫酸钙粉体。
2.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤1中的反应液中，无水乙醇与蒸馏水的体积比为0.5～1.5。
3.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤1中的反应液中，无水乙醇与蒸馏水的体积比为0.8～1.1。
4.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤1中的反应液中，转晶剂与蒸馏水的质量比为0.001～0.05。
5.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤1中的反应液中，转晶剂与蒸馏水的质量比为0.003～0.015。
6.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤1中，转晶剂包括有机酸、有机钠盐、有机钾盐或者有机铝盐中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤3中，反应温度为80～130℃。
8.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤3中，反应温度为85～110℃。
9.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤3中，反应时间为6～72h。
10.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤3中，反应时间为10～56h。
11.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤3中，烘干温度为80～120℃。
12.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤3中，烘干温度为90～110℃。
13.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤3中，烘干时间为0.5～3h。
14.根据权利要求1所述的医用α-半水硫酸钙粉体的制备工艺，其特征是：所述步骤3中，烘干时间为0.5～1h。
15.一种医用硫酸钙人工骨材料的制备方法，其特征是：以权利要求1至14中任一权利要求所述的制备方法得到的医用α-半水硫酸钙粉体为原料，经自固化制得，具体过程为：首先将所述的α-半水硫酸钙粉末与固化液混和均匀得到浆料；然后将浆料倒入模具中静置10～150min，脱模后得到硫酸钙人工骨材料，或者将浆料注射到待修复部位，待其自固化后得到硫酸钙人工骨材料。
16.根据权利要求15所述的医用硫酸钙人工骨材料的制备方法，其特征是：所述的固化液包括去离子水、生理盐水、柠檬酸、聚丙烯酸、鹿瓜多肽、中成药中的一种或几种的混合物。
17.根据权利要求15或16所述的医用硫酸钙人工骨材料的制备方法，其特征是：所述的α-半水硫酸钙粉体与固化液的质量比为0.5～4。
18.根据权利要求15或16所述的医用硫酸钙人工骨材料的制备方法，其特征是：将硫酸钙人工骨材料与抗生素、抗结核药物、生长因子或者化疗药物复合、成型，制成所需要的形状和尺寸使用，或者在浆料中添加抗生素、抗结核药物、生长因子或者化疗药物，将其注射到待修复部位，待其自固化后使用。
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103055345A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-04-24 | 昆明理工大学 | 硫酸钙球形颗粒牙槽骨修复材料及其制备方法与应用 |
| CN103203040A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-17 | 徐华梓 | 一种骨修复材料及其制备方法 |
| CN104016397A (zh) * | 2013-03-01 | 2014-09-03 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 含氟α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法 |
| CN105948096A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-21 | 苏州奥茵三维打印科技有限公司 | 一种水热法合成半水硫酸钙粉体颗粒的方法 |
| CN106474538A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-03-08 | 彭磊 | 一种医用α‑半水硫酸钙人工骨修复材料的自固化方法 |
| CN108159487A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-06-15 | 暨赛再生医学科技有限公司 | α-半水硫酸钙人骨材料的制备方法 |
| CN108187133A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-06-22 | 楼毅 | 一种医用复合型α-半水硫酸钙人工骨材料的制备方法 |
| CN109224125A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-18 | 福州大学 | 一种可注射性贝壳/硫酸钙骨水泥及其制备方法 |
| CN110422868A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-11-08 | 湖北民族大学 | 转晶剂、医用片状α-半水硫酸钙及其制备方法 |
| CN110496245A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-11-26 | 彭磊 | 一种治疗骨髓炎的医用材料及其制备方法 |
| CN112408968A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-26 | 武汉大学 | 一种生物活性3d打印陶瓷及其制备方法 |
| CN114438597A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-06 | 佛山市中医院 | 一种硫酸钙增强原位固化成孔的组织工程聚酯复合支架材料及其制备方法、应用 |
| CN114477261A (zh) * | 2020-10-26 | 2022-05-13 | 北京威达峰医学生物材料有限责任公司 | 可调控晶体尺寸的高纯度外科级α-半水硫酸钙制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1686577A (zh) * | 2005-04-20 | 2005-10-26 | 金大地 | 一种生物复合材料及其制备方法与应用 |
| CN1879899A (zh) * | 2005-08-30 | 2006-12-20 | 中国人民解放军总医院 | 柠檬酸化半水硫酸钙骨替代材料、其组合物及制备方法和应用 |
| WO2008033221A2 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Ebi, L.P. | Therapeutic bone replacement material |
| CN102390941A (zh) * | 2011-08-10 | 2012-03-28 | 徐华梓 | 一种医用α-半水硫酸钙人工骨修复材料及其制备方法 |
-
2012
- 2012-04-05 CN CN201210097567.6A patent/CN102633287B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1686577A (zh) * | 2005-04-20 | 2005-10-26 | 金大地 | 一种生物复合材料及其制备方法与应用 |
| CN1879899A (zh) * | 2005-08-30 | 2006-12-20 | 中国人民解放军总医院 | 柠檬酸化半水硫酸钙骨替代材料、其组合物及制备方法和应用 |
| WO2008033221A2 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Ebi, L.P. | Therapeutic bone replacement material |
| CN102390941A (zh) * | 2011-08-10 | 2012-03-28 | 徐华梓 | 一种医用α-半水硫酸钙人工骨修复材料及其制备方法 |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103055345A (zh) * | 2012-12-11 | 2013-04-24 | 昆明理工大学 | 硫酸钙球形颗粒牙槽骨修复材料及其制备方法与应用 |
| CN103055345B (zh) * | 2012-12-11 | 2014-10-01 | 昆明理工大学 | 硫酸钙球形颗粒牙槽骨修复材料及其制备方法与应用 |
| CN104016397A (zh) * | 2013-03-01 | 2014-09-03 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 含氟α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法 |
| CN104016397B (zh) * | 2013-03-01 | 2016-01-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 含氟α-半水硫酸钙粉体及硫酸钙人工骨材料的制备方法 |
| CN103203040A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-17 | 徐华梓 | 一种骨修复材料及其制备方法 |
| CN105948096A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-21 | 苏州奥茵三维打印科技有限公司 | 一种水热法合成半水硫酸钙粉体颗粒的方法 |
| CN106474538A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-03-08 | 彭磊 | 一种医用α‑半水硫酸钙人工骨修复材料的自固化方法 |
| CN108187133A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-06-22 | 楼毅 | 一种医用复合型α-半水硫酸钙人工骨材料的制备方法 |
| CN108159487A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-06-15 | 暨赛再生医学科技有限公司 | α-半水硫酸钙人骨材料的制备方法 |
| CN109224125A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-18 | 福州大学 | 一种可注射性贝壳/硫酸钙骨水泥及其制备方法 |
| CN110422868A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-11-08 | 湖北民族大学 | 转晶剂、医用片状α-半水硫酸钙及其制备方法 |
| CN110422868B (zh) * | 2019-05-17 | 2022-01-04 | 湖北民族大学 | 转晶剂、医用片状α-半水硫酸钙及其制备方法 |
| CN110496245A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-11-26 | 彭磊 | 一种治疗骨髓炎的医用材料及其制备方法 |
| CN114477261A (zh) * | 2020-10-26 | 2022-05-13 | 北京威达峰医学生物材料有限责任公司 | 可调控晶体尺寸的高纯度外科级α-半水硫酸钙制备方法 |
| CN112408968A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-02-26 | 武汉大学 | 一种生物活性3d打印陶瓷及其制备方法 |
| CN112408968B (zh) * | 2020-11-13 | 2021-09-24 | 武汉大学 | 一种生物活性3d打印陶瓷及其制备方法 |
| CN114438597A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-06 | 佛山市中医院 | 一种硫酸钙增强原位固化成孔的组织工程聚酯复合支架材料及其制备方法、应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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