一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷及其制備方法
【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/硫酸鋅復(fù)合生物活性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，生物材料因其對機體組織進行修復(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、動物骨，后來發(fā)展到采用不銹鋼和塑料，由于不銹鋼存在溶析、腐蝕和疲勞問題，塑料存在穩(wěn)定性差和強度低的問題。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，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，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機物質(zhì)，植入人體后，其表面同人體組織可通過鍵的結(jié)合，達到完全親和。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，無排異反應(yīng)，在水溶液中的溶解程度遠高于HA，能被體液緩慢降解、吸收，為新骨的生長提供豐富的鈣、磷，促進新骨的生長。
[0004]鋅也是人體生長所必須的元素之一，鋅的吸收如果可以類似于磷酸三鈣生物陶瓷體系，在植入人體過程中，緩慢釋放，也是一種較好的吸收方式，也會進一步促進人體組織的生長，因此，如何提高生物材料中鋅的溶解釋放，是生物陶瓷材料一種較好的發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:針對上述不足，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/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分制備而成:
磷酸三鈣60-80份、納米氧化鈦3-6份、硫酸鋅12-25份、納米氧化鋅3_8份、磷酸氫鈣10-16份和硅酸鎂4-7份。
[0007]作為優(yōu)選，各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣65-73份、納米氧化鈦4-5份、硫酸鋅15-22份、納米氧化鋅4-6份、磷酸氫鈣12-15份和硅酸鎂5_6份。
[0008]作為優(yōu)選，各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣69份、納米氧化鈦5份、硫酸鋅18份、納米氧化鋅5份、磷酸氫鈣13份和硅酸鎂6份。
[0009]一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷的制備方法，制備步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體進行冷壓成型；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1050°C_1200°C，壓力300-500MPa，時間 2_9h ；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷。
[0010]作為優(yōu)選，步驟(4)中煅燒的溫度為1080°C。
[0011]作為優(yōu)選，步驟(4)中煅燒的壓力為425MPa。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，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程中，會緩慢釋放鈣磷元素，促進骨骼生長，因此，本發(fā)明加入硫酸鋅-納米氧化鋅組合的鋅元素體系，在生物活性陶瓷在植入人體過程中，會緩慢釋放少量鋅元素，以滿足人體的需要，促進骨骼的生長。
[0013]因此，本發(fā)明提供的磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷不僅具有一定的力學(xué)性能，且在植入人體過程中，會緩慢釋放鈣、磷和鋅元素，為新骨的生長提供豐富的鈣、磷，同時促進其他組織的生長。
【具體實施方式】
[0014]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0015]實施例1:
一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸三鈣60份、納米氧化鈦3份、硫酸鋅12份、納米氧化鋅3份、磷酸氫鈣10份和硅酸鎂4份。
[0016]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機進行壓制；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1100°C，壓力400MPa，時間4h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷。
[0017]對得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷進行檢測，檢測生物陶瓷的性能:硬度750HV ;壓縮強度630MPa ;抗彎強度350MPa ;韌性13MPa.m1/2。
[0018]實施例2:
一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸三鈣80份、納米氧化鈦6份、硫酸鋅25份、納米氧化鋅8份、磷酸氫鈣16份和硅酸鎂7份。
[0019]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機進行壓制；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1100°C，壓力400MPa，時間7h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷。
[0020]對得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷進行檢測，檢測生物陶瓷的性能:硬度770HV ;壓縮強度650MPa ;抗彎強度360MPa ;韌性15MPa.m1/2。
[0021]實施例3:
一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸三鈣65份、納米氧化鈦4份、硫酸鋅15份、納米氧化鋅4份、磷酸氫鈣12份和硅酸鎂5份。
[0022]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機進行壓制；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1080°C，壓力425MPa，時間6h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷。
[0023]對得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷進行檢測，檢測生物陶瓷的性能:硬度760HV ;壓縮強度640MPa ;抗彎強度360MPa ;韌性14MPa.m1/2。
[0024]實施例4:
一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸三鈣73份、納米氧化鈦5份、硫酸鋅22份、納米氧化鋅6份、磷酸氫鈣15份和硅酸鎂6份。
[0025]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機進行壓制；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1080°C，壓力425MPa，時間6h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷。
[0026]對得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷進行檢測，檢測生物陶瓷的性能:硬度770HV ;壓縮強度650MPa ;抗彎強度370MPa ;韌性14MPa.m1/2。
[0027]實施例5:
一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸三鈣69份、納米氧化鈦5份、硫酸鋅18份、納米氧化鋅5份、磷酸氫鈣13份和硅酸鎂6份。
[0028]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機進行壓制；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1080°C，壓力425MPa，時間5h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷。
[0029]對得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷進行檢測，檢測生物陶瓷的性能:硬度770HV ;壓縮強度640MPa ;抗彎強度360MPa ;韌性15MPa.m1/2。
[0030]對所公開的實施例的上述說明，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。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，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，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，其特征在于，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分制備而成: 磷酸三鈣60-80份、納米氧化鈦3-6份、硫酸鋅12-25份、納米氧化鋅3_8份、磷酸氫鈣10-16份和硅酸鎂4-7份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，其特征在于:各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣65-73份、納米氧化鈦4-5份、硫酸鋅15-22份、納米氧化鋅4_6份、磷酸氫I? 12-15份和娃酸鎂5-6份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷，其特征在于:各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣69份、納米氧化鈦5份、硫酸鋅18份、納米氧化鋅5份、磷酸氫鈣13份和娃酸鎂6份。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷的制備方法，其特征在于，制備步驟如下: (1)稱量:準確稱取各個組分； (2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合； (3)冷壓成型:將混合粉體進行冷壓成型； (4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1050°C_1200°C，壓力300-500MPa，時間 2_9h ； (5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷的制備方法，其特征在于:步驟(4)中煅燒的溫度為1080°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷的制備方法，其特征在于:步驟(4)中煅燒的壓力為425MPa。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷及其制備方法，涉及生物材料領(lǐng)域，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分制備而成：磷酸三鈣60-80份、納米氧化鈦3-6份、硫酸鋅12-25份、納米氧化鋅3-8份、磷酸氫鈣10-16份和硅酸鎂4-7份。一種磷酸鈣/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷的制備方法，制備步驟如下：（1）稱量；（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/硫酸鋅復(fù)合生物活性陶瓷不僅具有一定的力學(xué)性能，且在植入人體過程中，會緩慢釋放鈣、磷和鋅元素，為新骨的生長提供豐富的鈣、磷，同時促進其他組織的生長。
【IPC分類】C04B35-622, C04B35-447
【公開號】CN104744027
【申請?zhí)枴緾N201510146811
【發(fā)明人】李永超, 郭玉芹, 劉樂峰
【申請人】蘇州維泰生物技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月31日