CN1475279B - 一种羟基磷灰石骨水泥人工骨的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种羟基磷灰石骨水泥人工骨的制备方法，是以可溶性钙盐、磷酸盐等无机盐水溶液经沉淀、抽滤等操作成为烧结料，再经高温烧结，研磨成粉剂，以聚合酸及有机酸为固化液，粉剂、固化液按配比调和成可塑性膏状物经数分钟固化成形，形成羟基磷灰石骨水泥人工骨。同时可按需要形成类似松质骨的多孔性人工骨，该骨水泥人工骨可用以修复骨缺损。本发明的特点是：制备工艺简单，参数易控制，制成的人工骨材料的性能好。
Description
一种羟基磷灰石骨水泥人工骨的制备方法，涉及医学材料领域。
一种羟基磷灰石骨水泥人工骨的制备方法，羟基磷灰石骨水泥(Hydroxyapatite cement，HAC)或称磷酸钙骨水泥(Calcium Phosphate Cement，CPC)是新型理想的骨缺损修复材料。
人体骨组织的主要成分是羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)，其化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，而早些面世的羟基磷灰石陶瓷作为人工骨材料，由于化学成份与人体骨组织的主要成份极为相似，具有很好的生物相容性，而被采用为人工骨材料。但由于其性质的种种缺点而影响了它的应用。
一种羟基磷灰石骨水泥人工骨的制备方法，其发明的目的是提供一种可大量常规制备CPC骨水泥的方法。
羟基磷灰石骨水泥人工骨是上述羟基磷灰石陶瓷人工骨基础上发展起来的一种新型的人工骨材料，由于它在常温下可任意塑形，可自固化，临床应用时操作性能好，可形成多孔性的结构，其成分最终转化为羟基磷灰石等特点，使羟基磷灰石人工骨具有很好的生物相容性，植入后具有降解特性以及成骨活性，同时还具有奇特的药物缓释载体的功能，使它成为临床硬组织修复的重要医学材料。
本发明采用聚合有机酸水溶液和有机酸溶液作为固化液，因此在固化前加入NaHCO3等产气物质，即能获得理想的孔隙率，比起国内专利文献CN1193614A所公开的加入等量酸式盐与碱式盐产生气孔的方法在操作上明显可靠、简便。
与国内外制备CPC骨水泥大多采用Ca4O(PO4)2与CaHPO4混合的方法相比，该方法的工艺简单，产物质量稳定，过程易控制，具有适合医学临床要求的初凝时间及必需的抗压强度，能满足临床手术时对材料的需要。
本发明提供的羟基磷灰石骨水泥人工骨的制备方法具体过程是：
一、粉剂的制备过程：
过量的可溶性钙盐与可溶性磷酸盐水溶液， 及需要量的碳酸盐按钙磷比配成溶液——调节PH值——搅拌——沉淀——陈化——抽滤——干燥——烧结——急冷——研磨——包装。
现将各程序详述如下：
1.无机钙盐一般选择硝酸钙，磷酸盐一般选择磷酸氢铵或磷酸氢二铵。
2.钙磷比的选择：钙磷比控制在1.7～1.9。
3.沉淀方法：用过量的钙盐溶液置于快速充分搅拌的容器内，用氨水调节PH值为9～10，慢慢加入计量的PO4 3-和CO3 2-混合的溶液，在充分搅拌下获得沉淀物，并陈化，然后抽滤，获得沉淀物。
4.干燥：把上述沉淀物经110～140℃干燥。
5.烧结：将上述干燥沉淀物在1300℃～1450℃中烧结3～10h，然后取出并急冷。
6.粉磨并过筛：上述烧结物经粉磨，并经250目筛，经检验包装即成。
二、固化液的制备：
本发明的固化液采用聚合酸与某些有机酸的混合物：A、其聚合酸可以是聚丙烯酸溶液或丙烯酸与马来酸或富马酸的聚合物溶液；B、有机酸采用苹果酸的溶液。A与B的比例为1∶1～0。
三、用本发明提供的方法制造出的粉剂，经X射线粉末衍射测定，发现其主要成分为Ca10(PO4)6(OH)2和α-Ca3(PO4)2晶体，并含少量Ca4O(PO4)2，钙磷比越大，温度越高，则生成的Ca4O(PO4)2越多。粉剂经与固化液调和形成的膏状体可在5min左右初凝固化，固化24h后的压缩强度可接近最大值。固化后的产物经充分水化后的固化体粉末经X射线粉末衍射分析，发现其成分基本转化为HA。
四、模拟松质骨结构的多孔性人工骨：
制备人工骨时如需要类似松质骨的多孔性结构，可在粉剂中加入0.5％～2.5％的NaHCO3或CaCO3粉末，经研钵研磨搅拌后加入固化液，固化后即可形成20％～70％孔隙率的类似松质骨的多孔性人工骨。
由以上所述，本发明的主要优点为：(1)制备工艺简单，工艺参数容易控制，操作方便；(2)原料易得，成本低；(3)最终产物为HA，其生物相容性好；(4)用比较简便的方法使羟基磷灰石骨水泥人工骨成为多孔性的结构；(5)使用方便，操作容易，易准确塑形，是目前骨缺损的理想修复材料。
一种羟基磷灰石骨水泥人工骨的制备方法，通过下面的实施例，进一步说明本发明：
实施例1
把270克Ca(NO3)2·4H2O溶于装有4升蒸馏水的烧杯中，用氨水调节PH值至10，将79克(NH4)2HPO4加14.2克的NH4HCO3溶于2升蒸馏水中，调节PH值至10，然后将(NH4)2HPO4加NH4HCO3的溶液在强力搅拌下缓缓加入Ca(NO3)2溶液中，沉淀物陈化，经抽滤，滤饼充分干燥，在1350℃下烧结8h，急冷却，经研磨，过250目筛，即成羟基磷灰石骨水泥的粉剂。
实施例2
把240克Ca(NO3)2·4H2O溶于装有4升蒸馏水的烧杯中，用氨水调节PH值至10，将79克(NH4)2HPO4溶于2升蒸馏水中，调节PH值至10，然后将(NH4)2HPO4的溶液在强力搅拌下缓缓加入Ca(NO3)2溶液中，沉淀物陈化，加入18克碳酸钙细粉末并强力搅拌，经抽滤，滤饼充分干燥，在1400℃下烧结7h，急冷却，经研磨，过250目筛，即成羟基磷灰石骨水泥的粉剂。
实施例3
取30％的聚合丙烯酸溶液100ml，30％的苹果酸水溶液100ml，混合均匀后即成固化液。
实施例4
取30％丙烯酸-马来酸共聚液100ml，30％苹果酸水溶液70ml，混合均匀后即成固化液。
实施例5
取上述羟基磷灰石骨水泥粉剂，以2.5∶1至4∶1的比例加入固化液，调和成膏状体，按需要的形状塑形，用于骨缺损部位，4-8min内固化，最终可转化为羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2结构，24h后抗压强度可接近最大值。
实施例6
制备人工骨时如需要类似松质骨的多孔性结构，可在粉剂中加入0.5％～2.5％的NaHCO3或CaCO3粉，经研钵研磨搅拌后，倒在玻璃调试板加入固化剂调试，固化后即可形成20％～70％孔隙率的类似松质骨的多孔性人工骨。
Claims (2)
1.一种羟基磷灰石骨水泥人工骨的制备方法，包括羟基磷灰石骨水泥人工骨的粉剂制备、固化液的制备、粉剂与固化液的调配，其特征在于：
(1)粉剂的制备：
①过量的硝酸钙与磷酸氢铵或磷酸氢二铵水溶液，及需要量的碳酸氢铵为原料，进行溶液沉淀；
②沉淀物的钙磷比最终控制在1.7~1.9；
③沉淀方法：用过量的钙盐溶液置于快速充分搅拌的容器内，用氨水调节PH值为9~10，慢慢加入计量的PO4 3-和CO3 2-混合的溶液，在充分搅拌下获得沉淀物，并陈化，然后抽滤，获得沉淀物；
④干燥：把上述沉淀物经110~140℃干燥；
⑤烧结：将上述干燥沉淀物在1300℃~1450℃中烧结3~10h，然后取出并急冷；
⑥粉磨并过筛：上述烧结物经粉磨，并经250目筛，经检验包装即成；
(2)固化液的制备：
固化液采用A、聚丙烯酸溶液，B、苹果酸的溶液：A与B的比为1∶1~0；
(3)粉剂与固化液的调配：
粉剂以2.5∶1至4∶1的比例加入固化液，调匀，塑形，4-8分钟内固化，24小时后抗压强度可接近最大值。
2.如权利要求1所述的羟基磷灰石骨水泥人工骨的制备方法，其特征在于：在所述步骤(3)粉剂与固化液的调配过程中中，在粉剂中加入0.5％~2.5％的NaHCO3或CaCO3粉，经研钵研磨搅拌后加入固化液，固化后形成20％~70％孔隙率的类似松质骨的多孔性人工骨。
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