CN110251723A - 一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷，其是由硫酸钙盐和磷酸钙以除了包覆外的其它任意方式相互结合形成任意形状的多孔结构，在该多孔结构内的三维空间方向上至少有一维方向的孔隙的孔型是规则的，且孔隙的中心到边的距离为50‑2000微米，并且所有的孔隙相互贯通。本发明还另外提供了该种多孔复合陶瓷的制备方法。本发明很好地克服了单一组分的功能缺陷，更利于细胞和血管长入陶瓷内再生新骨，并且新生的骨组织有利于形成具有哈弗氏系统结构的密质骨。同时，本发明涉及的多孔复合陶瓷的孔隙孔型规则可控，有利于统一产品的质量标准，也方便了产品的检测和质量控制。因此，本发明非常适于商业化和大规模生产应用。
Description
技术领域
本发明涉及生物陶瓷技术领域，具体涉及的是一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷及其制备方法。
背景技术
因与骨组织无机矿物成分相似及来源丰富等优点，磷酸钙一直成为用于骨缺损填充修复的最佳材料之一。同时，临床实践证明骨植入材料具有特定尺寸孔径且贯通的孔隙也十分重要。因为具有特定尺寸孔径且贯通的孔隙有利于新骨和血管长入，并实现新骨的新陈代谢。为此，到目前为止已有各种把磷酸钙加工成多孔结构的技术被报道。
尽管如此，单纯的多孔磷酸钙陶瓷的生物学性能还不够理想。例如，由于磷酸钙具有良好的生物相容性以及慢的降解过程，导致其植入体内后对机体基本无刺激，从而导致其介导骨再生的能力弱。为了进一步提高多孔磷酸钙陶瓷的生物学性能，把功能性材料与磷酸钙相结合成为一个可行的方法。目前把能引导骨再生修复的BMP重组生长因子或动物来源I-型胶原与磷酸钙相结合成为常用的方法。然而，使用这些材料有诸多问题。例如使用重组BMP不但价格昂贵，而且会和TGF-β产生拮抗作用。同样，胶原不但价格贵，提取繁琐，而且有带入动物病毒风险。
为了克服有机功能材料的缺陷，使用无机硫酸钙与磷酸钙相结合成为一种可行的方法。硫酸钙能引导骨修复的机理是硫酸钙能快速溶解在局部产生一个高的钙离子环境并形成一个弱酸性微环境，该微环境能介导周边组织发炎而再生新骨。目前已有很多文献报道把硫酸钙与磷酸钙相结合修复骨缺损优于单组份的生物学性能。例如硕士论文“新型可注射性硫酸钙/磷酸钙椎体填充材料的实验研究”和博士论文“可注射式硫酸钙/纳米羟基磷灰石人工骨的研制及其生物学性能的初步研究”已经报道了把一定比例的磷酸钙和硫酸钙混合并植入到骨缺损部位，实验证实二者的组合在优于单组份的成骨活性的同时，降解性能也得到改善。尽管如此，这些策略都是简单的把硫酸钙和磷酸钙混合，由此获得的组合物缺乏细胞和血管生长的、直径大于20微米的大孔隙，因此其组合物并不能充分引导骨再生。
专利名称为“复合硫酸钙人工骨”(专利号：201420123702.4)的专利报道了把硫酸钙浇注进入多孔磷酸钙陶瓷。同样，专利号为201710716376.6的专利也是把硫酸钙浇注进入预先制备的多孔双相磷酸钙陶瓷内。上述结构事实上是用硫酸钙填塞多孔陶瓷孔隙，而不是提高陶瓷孔隙贯通性。
申请号为201510392025.2和201610525629.7的两个专利公开了一种以牛松质骨为基底，并使用化学反应的方法制备了具有多孔结构的磷酸钙-硫酸钙复合陶瓷，并且在此基础上，进一步提出含镁和锌的磷酸钙-硫酸钙复合多孔陶瓷(申请号：201610523497.4和201610525104.3)。然而由上述方法制备的磷酸钙-硫酸钙复合多孔陶瓷有诸多缺点。首先，使用硫酸/磷酸作为反应物与多孔牛骨反应，其制备条件，因为要使用硫酸反应，所以对环境污染的风险比较大，合成过程危险性也较高，不利于安全环保生产。其次，使用多孔牛骨作为原料，在原材料选料的过程中，人为的主观因素较多，且孔隙结构、尺寸和孔型是随机不可控的，这样制造的最终产品的性能差异性较大，质量体系控制难度也大。最后，使用多孔牛骨作为原料制备多孔陶瓷支架，很难实现个性化产品的定制。
此外，一篇题为“双相钙磷生物陶瓷/硫酸钙骨水泥多孔三维支架的生物性能”的文献(中国组织工程研究,2014,18(8):1161-1164)报道了把磷酸钙颗粒与硫酸钙骨水泥混合制备成多孔支架，但是该报道的孔隙直径为0.5-1.5微米，且孔结构是无规则的，所以这类材料在实际骨缺损修复中，细胞和血管是不可能长入如此小的孔隙中的。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷及其制备方法，其不仅质量可控，安全、环保，而且在植入骨缺损部位后，可利于细胞和血管长入陶瓷内再生新骨。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷，其是由硫酸钙盐和磷酸钙以除了包覆外的其它任意方式相互结合，形成外观为任意形状的多孔结构，在该多孔结构内的三维空间方向上至少有一维方向的孔隙的孔型是规则的，且孔隙的中心到边的距离为50-2000微米，并且所有的孔隙相互贯通。
作为优选，所述的硫酸钙盐为无水硫酸钙、半水硫酸钙、二水硫酸钙、硫酸钙纳、硫酸钙钾、硫酸钙纳钾、硫酸钙镁、硫酸钙锌、硫酸钙铁、硫酸钙锶中的任意一种或多种。
作为优选，所述磷酸钙为磷酸三钙、羟基磷灰石、磷酸八钙、磷酸钙镁、磷酸钙锌、磷酸钙铜、磷酸钙铁、磷酸钙锶中的任意一种或多种。
进一步地，所述硫酸钙盐和磷酸钙的重量比为1:99-99:1。
上述方案中，至少有一维方向的孔隙孔型为三角形、正方形、菱形、长方形、六方形、圆形、椭圆形中的任意一种或者它们的组合形状。
作为优选，至少有一维方向上的孔隙的中心到边的距离为100-1000微米。
基于上述基础，本发明还提供了该种多孔复合陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
A)原料配制：将水、硫酸钙盐粉末、磷酸钙粉末、分散剂、粘结剂、不饱和烯单体、多烯交联剂、过硫酸铵和四甲基乙二胺按照重量比(30-50):(30-50):(30-50):(0.2-2):(10-20):(2-6):1:(0.005-0.01)进行混合，获得混合物M；
B)预制坯体：将混合物M灌入具有规则孔型的孔隙、且孔隙在三维空间方向上相互贯通的多孔模板，然后置于温度为20-80℃、湿度为70-100％、且具有保护气体环境的条件下反应6-72小时，获得具有规则孔型的多孔模板/陶瓷坯体；
C)除模板工艺：将具有规则孔型的多孔模板/陶瓷坯体置于有机溶剂中浸泡10-30小时除去多孔模板，然后在30-100℃条件下烘烤2-8小时获得干燥的多孔陶瓷坯体P；
D)高温烧结工艺：将干燥的多孔复合陶瓷坯体P放入高温烧结炉中加热至800-1200℃并保温，直至有机组分被除去后，降至室温，获得由硫酸钙盐和磷酸钙组成的多孔复合陶瓷。
优选地，所述多孔模板的构成成分是聚乳酸或者ABS。
优选地，所述分散剂为聚丙烯酸胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或多种。
优选地，所述粘结剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇中的任意一种或多种。
优选地，所述不饱和烯单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸盐类、甲基丙烯酸盐类、丙烯酰胺、丙烯酰胺衍生物、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺衍生物中的任意一种或多种。
优选地，所述多烯交联剂为N,N-亚甲基-双丙烯酰胺、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、戊二醛、含1,2二醇结构的交联剂中的任意一种或多种。
所述的有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、四氢呋喃中的任意一种或几种。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明将硫酸钙盐与磷酸钙进行结合构建出具有三维贯通孔隙的多孔复合陶瓷，且孔隙的孔型是规则的，同时孔隙的中心到边的距离为50-2000微米。这样的多孔结构设计形式，结合硫酸钙盐与磷酸钙组合后所呈现出来的特性，相比简单的把硫酸钙和磷酸钙混合的手段以及采用无规则孔型、且孔隙小的多孔支架来说，本发明在弥补二者生物学功能不足的缺陷的同时，更有利于细胞和血管长入陶瓷内再生新骨，并且新生的骨组织有利于形成具有哈弗氏系统结构的密质骨，骨组织强度高，可以让患者早日负重。
(2)本发明不以牛松质骨作为原料，也不涉及硫酸反应，而是采用硫酸钙盐与磷酸钙作为原料，通过模板灌注、模板去除、高温烧结的方式获得具有规则孔型的多孔复合陶瓷，如此，一方面，本发明不仅原料及工艺成本低廉，而且操作简单、可控、安全、环保；另一方面，本发明对孔隙结构、尺寸和孔型的控制更精确，产品的检测和质量控制更牢靠，产品性能的稳定性更高，更利于实现产品的商业化和大面积的推广。
附图说明
图1为本发明-实施例中由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔复合陶瓷的示意图。
图2为本发明-实施例中由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔复合陶瓷的SEM图。
图3为本发明-实施例由硫酸钙盐和磷酸三钙组成的多孔复合陶瓷的XRD结果示意图。
图4为本发明-实施例中由硫酸钙盐和磷酸三钙组成的多孔复合陶瓷植入新西兰白兔股骨缺损3个月后的新生骨组织切片示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
本发明提供了一种多孔复合陶瓷，是由硫酸钙盐和磷酸钙(重量比为1:99-99:1)作为原料，以除了包覆外的其它任意方式相互结合，形成外观为任意形状的多孔结构(例如图1所示的方形体)，在植入人体或动物体内后，可以引导新骨的顺利生长。本发明所设计的多孔复合陶瓷，三维空间方向上至少有一维方向的孔隙的孔型是规则的(例如三角形、正方形、菱形、长方形、六方形、圆形、椭圆形或者它们的组合形状)，且孔隙的中心到边的距离为50-2000微米，并且所有的孔隙相互贯通。
下面介绍该种多孔复合陶瓷的制备流程，本发明主要通过模板灌注、模板去除、高温烧结的工艺手段获得多孔复合陶瓷，如下所述：
A)原料配制：将水、硫酸钙盐粉末、磷酸钙粉末、分散剂、粘结剂、不饱和烯单体、多烯交联剂、过硫酸铵和四甲基乙二胺按照重量比(30-50):(30-50):(30-50):(0.2-2):(10-20):(2-6):1:(0.005-0.01)进行混合，获得混合物M；
B)预制坯体：将混合物M灌入具有规则孔型的孔隙、且孔隙在三维空间方向上相互贯通的多孔模板，然后置于温度为20-80℃、湿度为70-100％、且具有保护气体(例如氮气)环境的条件下反应6-72小时，获得具有规则孔型的多孔模板/陶瓷坯体；
C)除模板工艺：将具有规则孔型的多孔模板/陶瓷坯体置于有机溶剂(例如二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、四氢呋喃中的任意一种或几种)中浸泡10-30小时除去多孔模板，然后在30-100℃条件下烘烤2-8小时获得干燥的多孔陶瓷坯体P；
D)高温烧结工艺：将干燥的多孔复合陶瓷坯体P放入高温烧结炉中加热至800-1200℃(升温速率为2-5℃/min)并保温3-6小时，除去有机组分，然后以2-5℃/min的速率降至室温，获得由硫酸钙盐和磷酸钙组成的多孔复合陶瓷。
下面以一些案例对本发明的技术过程和效果进行说明。
案例1
根据本发明所设计的步骤A)，将3.0克水、1.5克无水硫酸钙粉末、1.5克磷酸三钙粉末、0.025克分散剂聚丙烯酸钠，0.1克粘结剂羟丙基甲基纤维素，0.2克丙烯酰胺单体，0.033克N,N-亚甲基-双丙烯酰胺交联剂，0.010克过硫酸铵和0.015克四甲基乙二胺充分混合获得混合物M；
步骤B)，将混合物M灌注进入具有规则孔型的聚乳酸多孔模板，然后置于温度为50℃，湿度为90％的氮气保护环境中反应24小时，获得具有规则孔型的聚乳酸多孔模板/陶瓷坯体；
步骤C)，将具有规则孔型的聚乳酸多孔模板/陶瓷坯体置于二氯甲烷中浸泡20小时除去具有规则孔型的聚乳酸多孔模板，然后放入烘箱中在60℃烘烤5小时获得干燥的多孔陶瓷坯体；
步骤D)，将干燥的多孔陶瓷坯体放入温度可控高温烧结炉以2℃/min升温速率加热至1050℃，并保温5小时除去有机组分，然后以2℃/min降温速率降温至室温，获得如图1、2所示的有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为210微米、且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷。如图3所示，XRD测试证实制备的多孔陶瓷是由无水硫酸钙和磷酸三钙组成，且无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
制备的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷进一步植入新西兰白兔股骨缺损3个月，组织学切片证实新生骨具有哈弗式系统结构，如图4所示。
案例2
对案例1制备的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷在100℃水中浸泡10小时，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由二水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，二水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1.2:1。
案例3
对案例1制备的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷在25℃水中浸泡1小时，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由半水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，半水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1.06:1。
案例4
对案例1制备的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷在50℃水中浸泡2小时，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由半水硫酸钙、二水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，半水硫酸钙、二水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为0.6:0.5:1。
案例5
使用硫酸钙纳代替无水硫酸钙，其他制备条件与实施例相同，获得由硫酸钙钠与磷酸三钙重量比组成为1:1的多孔复合陶瓷。
案例6
使用硫酸钙钾代替无水硫酸钙，其他制备条件与实施例相同，获得由硫酸钙钾与磷酸三钙重量比组成为1:1的多孔复合陶瓷。
案例7
使用硫酸钙纳钾代替无水硫酸钙，其他制备条件与实施例相同，获得由硫酸钙钠钾与磷酸三钙重量比组成为1:1的多孔复合陶瓷。
案例8
使用硫酸钙镁代替无水硫酸钙，其他制备条件与实施例相同，获得由硫酸钙镁与磷酸三钙重量比组成为1:1的多孔复合陶瓷。
案例9
使用硫酸钙锌代替无水硫酸钙，其他制备条件与实施例相同，获得由硫酸钙锌与磷酸三钙重量比组成为1:1的多孔复合陶瓷。
案例10
使用硫酸钙铁代替无水硫酸钙，其他制备条件与实施例相同，获得由硫酸钙铁与磷酸三钙重量比组成为1:1的多孔复合陶瓷。
案例11
使用硫酸钙锶代替无水硫酸钙，其他制备条件与实施例相同，获得由硫酸钙锶与磷酸三钙重量比组成为1:1的多孔复合陶瓷。
案例12
使用1.6克半水硫酸钙作为硫酸钙粉末，其他制备条件和实施例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
案例13
使用1.85克二水硫酸钙作为硫酸钙粉末，其他制备条件和实施例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
案例14
使用羟基磷灰石作为磷酸钙粉末，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和羟基磷灰石组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和羟基磷灰石的重量比为1:1。
案例15
使用双相磷酸钙(羟基磷灰石/磷酸三钙摩尔比为2/8)作为磷酸钙粉末，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和双相磷酸钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和双相磷酸钙的重量比为1:1。
案例16
使用磷酸钙镁和磷酸三钙的组合物(磷酸钙镁/磷酸三钙重量比为1/9)作为磷酸钙粉末，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙、磷酸钙镁和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙、磷酸钙镁和磷酸三钙的重量比为0.1:0.9:1。
案例17
使用磷酸钙锌和磷酸三钙的组合物(磷酸钙镁/磷酸三钙重量比为1/9)作为磷酸钙粉末，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙、磷酸钙锌和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙、磷酸钙锌和磷酸三钙的重量比为0.1:0.9:1。
案例18
使用磷酸钙铜和磷酸三钙的组合物(磷酸钙镁/磷酸三钙重量比为1/99)作为磷酸钙粉末，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙、磷酸钙铜和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙、磷酸钙铜和磷酸三钙的重量比为0.01:0.99:1。
案例19
使用磷酸钙铁和磷酸三钙的组合物(磷酸钙镁/磷酸三钙重量比为1/9)作为磷酸钙粉末，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙、磷酸钙铁和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙、磷酸钙铁和磷酸三钙的重量比为0.1:0.9:1。
案例20
使用磷酸钙锶和磷酸三钙的组合物(磷酸钙镁/磷酸三钙重量比为1/99)作为磷酸钙粉末，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙、磷酸钙锶和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙、磷酸钙锶和磷酸三钙的重量比为0.01:0.99:1。
案例21
把0.05克无水硫酸钙粉末和2.9克磷酸三钙粉末配比，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和硫酸三钙的重量比为0.05:2.95。
案例22
把2.95克无水硫酸钙粉末和0.05克磷酸三钙粉末配比，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为200微米，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和硫酸三钙的重量比为2.95:0.05。
案例23
使用长方形的聚乳酸多孔模板，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为长方形的、孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷。
案例24
使用三角形的聚乳酸多孔模板，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为三角形的、孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷。
案例25
使用六方形的聚乳酸多孔模板，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为六方形的、孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷。
案例26
使用菱形的聚乳酸多孔模板，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为菱形、孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷。
案例27
使用圆形的聚乳酸多孔模板，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为圆形的、孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷。
案例28
使用椭圆形的聚乳酸多孔模板，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为椭圆形的、孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷。
案例29
使用圆形和正方形组合的聚乳酸多孔模板，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为圆形和正方形组合的、孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷。
案例30
使用孔隙直径为4000微米正方形的聚乳酸多孔模板，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为1200微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷。
案例31
使用孔隙直径为400微米正方形的聚乳酸多孔模板，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为60微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷。
案例32
使用聚乙烯醇作为粘结剂，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为210微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
案例33
使用聚乙二醇作为粘结剂，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为210微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
案例34
使用聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为210微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
案例35
使用甲基丙烯酸作为不饱和烯单体，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为210微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
案例36
使用戊二醛作为多烯交联剂，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为210微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
案例37
步骤C)中，使用三氯甲烷作为有机溶剂，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为210微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
案例38
步骤C)中，使用N,N-二甲基甲酰胺作为有机溶剂，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为210微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
案例39
步骤C)中，使用二氯甲烷和丙酮N,N-二甲基甲酰胺作为有机溶剂，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为210微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
案例40
使用具有规则孔型的ABS多孔模板，其他制备条件和案例1相同，获得有一维方向孔型为正方形的、孔隙中心到边的距离为210微米的，且孔隙三维贯通的由无水硫酸钙和磷酸三钙组成的多孔陶瓷，其中，无水硫酸钙和磷酸三钙的重量比为1:1。
本发明特点鲜明，硫酸钙盐、磷酸钙以及具有规则孔型和三维孔隙贯通的多孔结构设计形式缺一不可，不仅克服了单一组分的功能缺陷，有效地改善了骨再生的环境，而且在产品检测和质量统一控制上更牢靠，更利于产品的商业化。本发明与现有技术相比，技术进步明显，具有突出的实质性特点和显著的进步。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷，其特征在于，其是由硫酸钙盐和磷酸钙以除了包覆外的其它任意方式相互结合，形成外观为任意形状的多孔结构，在该多孔结构内的三维空间方向上至少有一维方向的孔隙的孔型是规则的，且孔隙的中心到边的距离为50-2000微米，并且所有的孔隙相互贯通。
2.根据权利要求1所述的一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷，其特征在于，所述的硫酸钙盐为无水硫酸钙、半水硫酸钙、二水硫酸钙、硫酸钙纳、硫酸钙钾、硫酸钙纳钾、硫酸钙镁、硫酸钙锌、硫酸钙铁、硫酸钙锶中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷，其特征在于，所述磷酸钙为磷酸三钙、羟基磷灰石、磷酸八钙、磷酸钙镁、磷酸钙锌、磷酸钙铜、磷酸钙铁、磷酸钙锶中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷，其特征在于，所述硫酸钙盐和磷酸钙的重量比为1:99-99:1。
5.根据权利要求1所述的一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷，其特征在于，至少有一维方向上的孔隙的中心到边的距离为100-1000微米。
6.一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)原料配制：将水、硫酸钙盐粉末、磷酸钙粉末、分散剂、粘结剂、不饱和烯单体、多烯交联剂、过硫酸铵和四甲基乙二胺按照重量比(30-50):(30-50):(30-50):(0.2-2):(10-20):(2-6):1:(0.005-0.01)进行混合，获得混合物M；
B)预制坯体：将混合物M灌入具有规则孔型的孔隙、且孔隙在三维空间方向上相互贯通的多孔模板，然后置于温度为20-80℃、湿度为70-100％、且具有保护气体环境的条件下反应6-72小时，获得具有规则孔型的多孔模板/陶瓷坯体；
C)除模板工艺：将具有规则孔型的多孔模板/陶瓷坯体置于有机溶剂中浸泡10-30小时除去多孔模板，然后在30-100℃条件下烘烤2-8小时获得干燥的多孔陶瓷坯体P；
D)高温烧结工艺：将干燥的多孔复合陶瓷坯体P放入高温烧结炉中加热至800-1200℃并保温，直至有机组分被除去后，降至室温，获得由硫酸钙盐和磷酸钙组成的多孔复合陶瓷。
7.根据权利要求6所述的一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸胺、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或多种。
8.根据权利要求6所述的一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇中的任意一种或多种。
9.根据权利要求6所述的一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述不饱和烯单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸盐类、甲基丙烯酸盐类、丙烯酰胺、丙烯酰胺衍生物、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺衍生物中的任意一种或多种。
10.根据权利要求6所述的一种能引导骨再生的多孔复合陶瓷的制备方法，其特征在于，所述多烯交联剂为N,N-亚甲基-双丙烯酰胺、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、戊二醛、含1,2二醇结构的交联剂中的任意一种或多种。
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