專利名稱：：骨誘導(dǎo)性鈣磷酸鹽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及骨誘導(dǎo)性(osteoinductive)材料，制備所述材料的方法和如此制備的材料。
背景技術(shù)：
：獲自患者自身骨的自體骨是用于修復(fù)大的骨缺陷的極有價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)骨替代物。然而，可從患者獲得的自體骨的量是有限的，并且骨減少本身導(dǎo)致顯著健康風(fēng)險(xiǎn)且導(dǎo)致剩余骨的結(jié)構(gòu)完整性喪失。組織工程的發(fā)展提供了合成植入物，例如支架(scaffold)材料形式的合成植入物，其容許骨細(xì)胞附著和新骨組織的向內(nèi)生長(zhǎng)以及新骨礦物質(zhì)隨后的沉積。所述合成材料可以在植入前用骨細(xì)胞先體外后體內(nèi)("v/w)移植，或者可以作為裸露(naked)支架植入，所述裸露支架將骨細(xì)胞從周圍吸引至植入部位。組織工程的新發(fā)展產(chǎn)生了多種有價(jià)值的支架材料。已知鈣磷酸鹽如羥磷灰石(HA;骨的礦物相)、雙相鈣磷酸鹽(BCP)和a-或P-磷酸三銬(TCP)具有骨傳導(dǎo)(生物活性)和骨誘導(dǎo)性質(zhì)，并且提供非常合適的支架材料。鈣磷酸鹽的生物活性性質(zhì)使得它們可以作為由成骨細(xì)胞通過在支架表面沉積新的礦物材料而進(jìn)行的新骨形成的模板，并且是支架材料的重要特征。^5磷酸鹽的骨誘導(dǎo)性質(zhì)是定性特征，即誘導(dǎo)新骨組織發(fā)生，由此增強(qiáng)新礦物的沉積速率的能力由各種材料參數(shù)決定。骨誘導(dǎo)通常被定義為一種機(jī)制，間充組織通過所述機(jī)制被誘導(dǎo)，以將其細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變成為成骨的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。通常，已發(fā)現(xiàn)多孔鈣磷酸鹽顯示骨誘導(dǎo)性。例如Yamasaki等在Biomaterials13:308-312(1992)中描述了異位骨化(在通常不骨化的組織中形成新骨)在多孔羥磷灰石陶瓷顆粒的周圍發(fā)生而不是在致密顆粒的周圍發(fā)生。多孔顆粒粒徑為200-600并且具有連續(xù)并互連的微孔性，其孔徑為2至10|im。5第6,511,510號(hào)美國(guó)專利描述了生物相容并可生物降解的鈣磷酸鹽，其顯示優(yōu)于Yamasaki等的多孔羥磷灰石顆粒的改進(jìn)的骨誘導(dǎo)性。所述可生物降解的鈣磷酸鹽的總孔隙度為20-90%，并包含大小為0.1-1.5mm的大孔以及大小為0.05-20^im的微孔。所述可生物降解的鈣磷酸鹽材料通過模鑄制備，模塊隨后可以被顆?；蚯谐奢^小體積的顆粒。所述材料當(dāng)植入時(shí)適合作為骨的(臨時(shí))替代物。盡管具有上述材料可用，但如果可以向用于活組織的生物材料提供更好的骨誘導(dǎo)性性質(zhì)(即產(chǎn)生更快及更完全的骨形成)則將是有利的。如果所述骨誘導(dǎo)材料可以容易地被引入哺乳動(dòng)物體內(nèi)，最優(yōu)選例如其提供容易植入并有效的用于在骨和非骨部位產(chǎn)生新骨的支架材料，則也是有利的。所述材料對(duì)于產(chǎn)生全新的(^"ow)自體骨非常有用，所述全新自體骨可隨后用作用于修復(fù)大的骨缺陷的骨替代物。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供具有優(yōu)異骨誘導(dǎo)性性質(zhì)的鈣磷酸鹽材料。在第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了多孔骨誘導(dǎo)性鈣磷酸鹽材料，其具有在0.1-1.50nm范圍內(nèi)的平均晶粒大小，包含在0.1-1.50nm的大小范圍內(nèi)的微孔的孔隙度，并具有在10-40%范圍內(nèi)的微孔表面積百分比。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，微孔的表面積百分比低于40%，最優(yōu)選在10-25%范圍內(nèi)。本發(fā)明的多孔鈣磷酸鹽優(yōu)選具有至少40%的蛋白質(zhì)吸附能力，其表示為在37"下24小時(shí)后在25ppm疊氮化鈉(NaN3)的存在下由體積為lml的所述鈣磷酸鹽從體積為3ml的l。/。胎牛血清(FBS)水溶液中吸收的蛋白質(zhì)的百分比。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，多孔鈣磷酸鹽材料的孔隙度基本上僅由規(guī)定大小范圍的微孔組成，并且沒有大孔。本發(fā)明的多孔鈣磷酸鹽優(yōu)選是微粒形式，所述微粒的粒徑范圍為約50至約1500pm，更優(yōu)選為約200至約300pm，最優(yōu)選為212-300pm。本發(fā)明的材料在活組織中顯示優(yōu)異的骨誘導(dǎo)性行為。在本發(fā)明材料表面的骨組織形成有助于由所述材料制成的植入物的有利的接受。另外，骨組織的形成加速了骨結(jié)構(gòu)中任何損害的恢復(fù)，其形成了使用所述植入物的原因。微粒形式的本發(fā)明材料的優(yōu)勢(shì)是其具有優(yōu)異的流動(dòng)性。微粒材料的沙樣組成使得其可以被注射而無需其它流體載體。因此，所述實(shí)施方案中的材料可以作為注射劑(injectable)使用，然而其也可以以與例如液體載體的混合物的形式使用。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的鈣磷酸鹽是選自以下的鈣磷酸鹽磷酸八鈣、磷灰石如羥磷灰石和碳磷灰石、白磷鈣石如p-磷酸三鈣和a-磷酸三鈣，及其組合。更優(yōu)選地，所述鈣磷酸鹽是可再吸收的雙相鈣磷酸鹽(BCP)和可再吸收的磷酸三鈣，最優(yōu)選P-磷酸三鈣。在另一方面，本發(fā)明涉及用作醫(yī)學(xué)植入物材料或組織支架的本發(fā)明的多孔鈣磷酸鹽。已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的材料具有優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)材料的改善的骨誘導(dǎo)性。所述材料的特征是其顯示微孔性(孔<5^m)，優(yōu)選為互連的微孔性。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述材料基本上沒有大孑L(大小范圍為0.1到1.5mm的孔)。本發(fā)明的多孔鈣磷酸鹽可合適地用于誘導(dǎo)活有機(jī)體中骨組織形成、單獨(dú)或與生長(zhǎng)因子和/或細(xì)胞組合作為用于在非骨部位產(chǎn)生自體骨的植入物材料、或單獨(dú)或與生長(zhǎng)因子和/或細(xì)胞組合用于制備醫(yī)學(xué)植入物或裝置。本發(fā)明的多孔鈣磷酸鹽可合適地用于口腔外^"中。在另一方面，本發(fā)明提供制備多孔骨誘導(dǎo)性鈣磷酸鹽陶瓷的方法，所述方法包括提供粒徑為1.0-8.0pm、優(yōu)選為2.0-4.0pm的鈣磷酸鹽粉末、發(fā)泡劑和任選的致孔劑(porogenicagent)在水中的含水漿液；將所述漿液置于導(dǎo)致所述漿液發(fā)泡的條件中；干燥所產(chǎn)生的發(fā)泡的漿液，任選地除去致孔齊U，以提供多孔生坯(greenbody)并在1050。C-1150。C的溫度下燒結(jié)所述多孔生坯以提供多孔的燒結(jié)的鈣磷酸鹽；任選地將所述燒結(jié)的鈣磷酸鹽研磨成顆粒并收集粒徑為約50至約1500pm的顆粒。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包括將燒結(jié)的鈣磷酸鹽研磨成顆粒，其中用篩，最優(yōu)選用212和300pm篩收集顆粒以提供212-300拜的微粒部分。在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，鈣磷酸鹽粉末是包含晶體大小為0.01-1pm、優(yōu)選0.05-0.5pm的晶體的粉末。在本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，發(fā)泡劑是過氧化氫。在本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，致孔劑包含萘顆粒，且其中致孔劑通過在80-110'C下蒸發(fā)除去。在本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，導(dǎo)致所述漿液發(fā)泡的所述條件包括將漿液加熱至約50-70°C。在本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在TCP的情況下，在1050-1100°C，更優(yōu)選在1050-1075'C的溫度下燒結(jié)干燥并發(fā)泡的漿液，在HA和/或BCP的情況下，在1100-115(TC的溫度下燒結(jié)干燥并發(fā)泡的漿液。在本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，鈣磷酸鹽粉末是TCP或BCP粉末。在本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，將燒結(jié)的鈣磷酸鹽研磨之后收集的微粒隨后用丙酮、乙醇和/或水超聲清潔，并任選地干燥和滅菌。在本發(fā)明方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，鈣磷酸鹽粉末是具有不規(guī)則形狀的顆粒的烘干研磨粉末。在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及可通過本發(fā)明方法獲得的多孔骨誘導(dǎo)性鈣磷酸鹽。附圖簡(jiǎn)述圖1-3顯示如實(shí)施例1中詳述的本發(fā)明的骨誘導(dǎo)性顆粒狀磷酸三鈣陶瓷材料的物理化學(xué)性質(zhì)。圖1顯示實(shí)施例1中所述的材料的XRD圖。圖2是實(shí)施例1中所述的材料中的微孔的形態(tài)學(xué)視歐SEM圖)。圖3表示如實(shí)施例1中所述用壓汞法(mercuryintrusion)測(cè)定的增加的孔容相對(duì)平均微孔直徑的圖(指出增加的孔容在U^m孔徑達(dá)到峰值)。圖4顯示實(shí)施例1中使用的兩種植入物材料粒徑為l-3mm(圖A:比較材料)和212-300nm(圖B:本發(fā)明材料)的微孔TCP顆粒。圖5表示如實(shí)施例1所述的取回的植入物的組織學(xué)制備物(histologicalprepamtion)的顯微照片。與基于粒徑為l-3mm的TCP微孔顆粒的植入物相關(guān)的在植入狗肌肉中12周后的骨形成(粉紅顏色)(左手側(cè))與基于粒徑為212-300pm的TCP微孔顆粒的植入物相關(guān)的骨形成(右手側(cè))的比較。圖6顯示SEM圖像，其表明實(shí)施例2中所述的TCP-01(A)及TCP-02(B)的晶粒大小。圖7顯示顯微照片，其表明實(shí)施例2中所述的TCP-01(A)及TCP-02(B)的微孔孔徑(黑色TCP晶粒；白色微孔)。圖8顯示如實(shí)施例2中所述在24小時(shí)內(nèi)TCP陶瓷從1%FBS中的蛋白質(zhì)吸附結(jié)果的柱狀圖。圖9顯示如實(shí)施例2中所述在植入狗肌肉12周后在TCP-01(A)中的骨形成以及在TCP-02(B)中無骨形成的組織學(xué)顯微照片。圖10說明如實(shí)施例3中所述的粉末E的粒徑分布。圖11顯示如實(shí)施例3中所述在SEM觀察下的4種TCP粉末的形態(tài)學(xué)(A:粉末A;B:粉末D;C:粉末E，D:粉末F)。圖12顯示如實(shí)施例3中所述各種陶瓷中的晶粒(A:陶瓷A;B:陶瓷D;C:陶瓷E;D:陶瓷F)。圖13顯示如實(shí)施例3中所述各種陶瓷表面上的微孔(A:陶瓷A;B:陶瓷D;C:陶瓷E;D:陶瓷F)(黑色TCP晶粒；白色微孔)。圖14顯示如實(shí)施例3中所述在24小時(shí)內(nèi)各種陶瓷從1%FBS中的蛋白質(zhì)吸附。圖15顯示如實(shí)施例4中所述的TCP陶瓷中的晶粒(A:TCP-H202，B:TCP-壓制)。圖16表示如實(shí)施例4中所述的陶瓷表面上的微孔(A:TCP-H202,B:TCP-壓制)(黑色:TCP晶粒;白色微孔)。圖17顯示如實(shí)施例4中所述在24小時(shí)內(nèi)陶瓷從1%FBS中的蛋白質(zhì)吸附。圖18顯示如實(shí)施例5中所述在不同溫度下燒結(jié)的TCP陶瓷中的晶粒(A:1050°C;B:1075°C;C，1100°C)。圖19顯示如實(shí)施例5中所述在不同溫度下燒結(jié)的各種陶瓷表面上的微孑L(A:1050°C;B:1075°C;C:1100。C)(黑色TCP晶粒；白色微孔)。圖20顯示如實(shí)施例5中所述在24小時(shí)內(nèi)陶瓷從1%FBS中的蛋白質(zhì)吸附(B1050,TCP1050°C;B1057,TCP1075。C及BllOO，TCP1100。C)。具體實(shí)施例方式術(shù)語"顆粒"在本文中用于表示粒狀或粉末材料(取決于顆粒的絕對(duì)大小的術(shù)語)。微粒是大小小于lmm(即幾微米至幾百微米)的顆粒。本發(fā)明的材料基本上具有開放的孔結(jié)構(gòu)，其中單獨(dú)的孔通過開口或空缺(void)互連。鈣磷酸鹽基質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)基于顯微鏡觀測(cè)并非平滑的而是粒狀的，其中結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)性地組織為通過孔間隔開的堆積的(packed)晶粒的形式。術(shù)語"晶粒"(gmin)用于表示可單獨(dú)地識(shí)別的形成多孔鈣磷酸鹽的連續(xù)基質(zhì)的"顆粒(particles)"，即包埋在陶瓷材料中的與其它晶粒結(jié)構(gòu)相連的晶體，其在SEM顯微照片中可見。在本文中術(shù)語"晶粒"和"晶體"可以互換使用，而術(shù)語"晶粒"更好地表明在基質(zhì)中的最小的可單獨(dú)地識(shí)別的結(jié)構(gòu)"元件"的球形性質(zhì)。因此術(shù)語"晶粒"與材料的粒狀或顆粒形式無關(guān)，但表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)。術(shù)語"具有不規(guī)則形狀的顆粒"是指鈣磷酸鹽粉末(其本身也可以是粒狀結(jié)構(gòu))的顆粒不是球形。術(shù)語"微孔"以其本領(lǐng)域認(rèn)可的形式使用，并指多孔材料中大小小于50jim，優(yōu)選小于10pm，更優(yōu)選小于1.5pm的孔。測(cè)定SEM顯微照片中可見的至少10個(gè)最大微孔的平均直徑以測(cè)定多孔鈣磷酸鹽中的微孔的大小。術(shù)語"微孔表面積百分比"是指多孔鈣磷酸鹽的剖面圖的與微孔相關(guān)的表面積占與微孔和致密材料相關(guān)的總表面積的百分比。術(shù)語"蛋白質(zhì)吸附"是指在37"C下溫育24小時(shí)后當(dāng)浸泡在3ml包含25ppmNaN3的P/。胎牛血清(FBS)水溶液中時(shí)由體積為1ml的多孔鈣磷酸鹽吸收的蛋白質(zhì)的量，其中吸收的量是100%減去溶液中剩余的百分比，并且其中在與鈣磷酸鹽接觸之前和之后測(cè)定蛋白質(zhì)含量。本發(fā)明各方面中的多孔鈣磷酸鹽材料可以基于任何鈣磷酸鹽(CaP)，如通過在低溫下或高溫(熱)方法從水溶液中沉淀而獲得的CaP。高度優(yōu)選的鈣磷酸鹽是鈣正磷酸鹽。本文所用的術(shù)語"鈣正磷酸鹽"是指其中每個(gè)化合物均包含鈣陽離子(^2+和磷酸根陰離子PO,的一族化合物。在此定義下，多種鈣正磷酸鹽，包括正磷酸一鈣(一元)、正磷酸二鈣(二元)、正磷酸三轉(zhuǎn)10(三元)及羥磷灰石(三磷酸五鈣)。盡管本發(fā)明主要描述了正鈣磷酸鹽，但可用于本文的其它合適材料包括例如鈣焦磷酸鹽(例如二磷酸二鈣(Ca2P207，異名焦磷酸鈣)、焦磷酸鈣二水合物(CPPD，Ca2P2O2H20)、及二磷酸二氫鈣(001^>207;異名酸性焦磷酸鈣、焦磷酸二氫一鈣))、和聚磷酸鹽((CaP206)n;異名偏磷酸鈣、聚偏磷酸鈣)、及各種磷酸鹽的組合。可用于本發(fā)明方面中的鈣磷酸鹽化合物的非限制性實(shí)例是-ot-磷酸三鈣(a-TCP，a-Ca3(P04)2,異名白磷鈣石、磷酸三鈣、三元磷酸f!)，無水或?yàn)樗衔?；?3-磷酸三鈣((3-TCP，P-Ca3(P04)2，異名白磷鈣石、磷酸三鈣、三元磷酸鈣)，無水或?yàn)樗衔铮?無定形磷酸鈣(ACP、Ca3(P04)2'nH20，n=3-4.5，Ca/P比=1.5)-磷灰石(氟磷酸鈣，Ca5(F，Cl,OH)(P04)3)-磷酸二氫鈣(Ca(H2P04)2);-磷酸二氫鈣水合物(Ca(H2P04)2'H20)-磷酸氫鈣水合物(CaHPCV2H20);-無水磷酸氫鈣(CaHP04)，-鈣缺乏羥磷灰石或沉淀的羥磷灰石(PHA)Ca1().x(HP04)x(P04)6-x(OH)2-x(0SxSl)，Ca/P比從1.5到1.67變化-碳磷灰石(Ca5(P04，C03)3F)-無水磷酸二鈣(DCPA、CaHP04)-二水磷酸二f5(DCPD、CaHP04'2H20);-氟磷灰石(FA、Ca5(P04)3F);-羥磷灰石(HA、Ca5(P04)3OH，異名三磷酸(五)鈣)；-無水磷酸一鈣(MCPA、Ca(H2P04)2);-一水磷酸一鈣(MCPM、Ca(H2P04)2'H20);-磷酸八鈣(OCP、Ca8H2(P04)6'5H20);-氧基磷灰石(oxyapatite)(Cao(P04)60);-磷酸四鈣(TTCP、Ca4(P04)20);-以上二種或更多種的混合物，如MCPM或MCPA與另一種CaP如ot-磷酸三鈣或P-磷酸三鈣的混合物，及-以上二種或更多種的復(fù)合材料，如p-TCP與羥磷灰石(Ca/P-1.67)的復(fù)合材料，例如雙相鈣磷酸鹽(BCP)。特別是當(dāng)其源自天然來源時(shí)，鈣磷酸鹽可以在使用前煅燒。由于本發(fā)明的骨誘導(dǎo)材料優(yōu)選用作活組織中的植入物，因此鈣磷酸鹽優(yōu)選是合成的。另外，所述骨誘導(dǎo)材料對(duì)于用作活組織中的植入物來說優(yōu)選是充分相容并充分可生物降解的。因此，骨誘導(dǎo)材料所基于的鈣磷酸鹽優(yōu)選是(生物)可再吸收的，即當(dāng)將其置于哺乳動(dòng)物體內(nèi)時(shí)其顯示化學(xué)溶解和細(xì)胞介導(dǎo)的再吸收。本發(fā)明的骨誘導(dǎo)材料優(yōu)選基于HA、oc-TCP、(3-TCP、磷酸八鈣或其組合，如BCP。本發(fā)明的骨誘導(dǎo)材料最優(yōu)選基于BCP或TCP。本發(fā)明的材料是多孔的。所述材料的孔隙度可包括大孔和微孔，但優(yōu)選基本上由大小范圍為0.1-3.0pm、優(yōu)選0.1-2nm、更優(yōu)選0.1-1.5nm、甚至更優(yōu)選0.5-1.5nm的微孔組成?？偪紫抖鹊姆秶鸀?0-90%,優(yōu)選40-70%。本發(fā)明還涉及制備上述骨誘導(dǎo)材料的方法及通過所述方法可獲得的骨誘導(dǎo)材料。用于制備基于鈣磷酸鹽的骨誘導(dǎo)材料的本發(fā)明方法包括以下步驟提供轉(zhuǎn)磷酸鹽粉末、發(fā)泡劑和任選的致孔劑在水中的含水漿液；將所述漿液置于導(dǎo)致所述漿液發(fā)泡的條件中；干燥所產(chǎn)生的發(fā)泡的漿液，任選地除去致孔劑，燒結(jié)所述干燥和發(fā)泡的槳液以提供燒結(jié)的鈣磷酸鹽陶瓷。所述方法之后可以任選地進(jìn)行將所述燒結(jié)的鈣磷酸鹽陶瓷研磨成顆粒并收集具有期望的粒徑的顆粒的步驟。生坯的制備合適地包括鈣磷酸鹽(CaP)漿液的形成，其中所述CaP優(yōu)選以粉末的形式懸浮于包含發(fā)泡劑的溶液中。發(fā)泡劑(例如H202)在發(fā)泡劑溶液中的濃度合適地在0.1%-10.0%的范圍內(nèi)，溶劑合適地為水。發(fā)泡劑溶液(例如H202，0.1-10.0%水溶液)和鈣磷酸鹽混合形成槳液的比例合適地在10-300ml發(fā)泡劑溶液/每100gCaP之間。每100gCaP使用的致孔劑(例如萘顆粒，〈1400um)的量合適地在0-150g之間。然后可以使槳液發(fā)泡(例如當(dāng)使用H202時(shí)，其可以在50-70°C下)，然后在例如80-110。C下干燥以形12成多孔生坯，然后將其燒結(jié)，并任選地研磨以形成本發(fā)明的微粒。為了制備本發(fā)明的骨誘導(dǎo)性材料，在能獲得如上所述的骨誘導(dǎo)材料的條件下燒結(jié)基于鈣磷酸鹽的材料。本發(fā)明的鈣磷酸鹽優(yōu)選通過包括如下步驟的方法形成在800-1300°C之間的溫度下、任選在壓力下燒結(jié)多孔生坯。終產(chǎn)物的性質(zhì)可以通過選擇溫度、壓力和鈣磷酸鹽起始物料的具體組合來調(diào)節(jié)。例如，純HA可以通過使用Ca/P比為1.67的磷灰石形成，而TCP可通過使用Ca/P比為1.5的磷灰石形成。當(dāng)例如燒結(jié)具有不同Ca/P比的磷灰石時(shí)，在最終陶瓷中形成不同量的HA和TCP，產(chǎn)生雙相鈣磷酸鹽(BCP)。由燒結(jié)參數(shù)決定的另一因素是殘余微孔性。在陶瓷制備方法的某些實(shí)施方案中，陶瓷的微孔性可能歸因于燒結(jié)顆粒之間留下的間隙，而其又受所用的CaP結(jié)晶的影響。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，多孔鈣磷酸鹽陶瓷由晶體(即晶粒)組成。優(yōu)選地，晶體大小與微孔的大小相似。因此，晶體的大小優(yōu)選在0.1和3nm之間，更優(yōu)選在0.1和2pm之間，甚至更優(yōu)選在O.l和1.5pm之間，甚至更優(yōu)選在0.5禾口1.5pm之間。致密的多孔鈣磷酸鹽陶瓷通常通過不同的燒結(jié)技術(shù)生產(chǎn)。致密陶瓷通過在高壓下壓實(shí)而生產(chǎn)，產(chǎn)生通常稱為"生"(green)的狀態(tài)，并在壓實(shí)過程之后燒結(jié)。本發(fā)明的多孔鈣磷酸鹽可例如通過使用摻入鈣磷酸鹽起始物料的含水漿液中的合適大小的萘顆粒作為致孔劑來生產(chǎn)。在高壓下壓實(shí)后，通過升華除去萘，其留下多孔的生狀態(tài)。該多孔生狀態(tài)的完整性通過燒結(jié)步驟保持。萘顆粒的使用在例如Moore等(200U爿i^m/z'a"朋c/iVewZea/a"dJowwa/o/Swrge^y71:354-361禾口Li等(2003)J"oi/r"a/o/Z/ze爿/Me",ca"Ceram/c5bc/ez^86:65-72中描述。另一種生產(chǎn)多孔陶瓷的方法可以例如基于過氧化氫分解以產(chǎn)生孔填充結(jié)構(gòu)。在所述情況下，過氧化氫作為發(fā)泡劑，由此逃逸的氣體產(chǎn)生最終形成孔的空間。技術(shù)人員應(yīng)理解其它發(fā)泡劑也可以用于制備多孔生坯，其在干燥時(shí)可被燒結(jié)以制備具有所需孔隙度的基于鈣磷酸鹽的材料。漿液中的鈣磷酸鹽濃度優(yōu)選使得無需另外的穩(wěn)定劑或增稠劑。制備基于TCP的本發(fā)明的多孔鈣磷酸鹽陶瓷的方法可以如下所述(本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解對(duì)于其它鈣磷酸鹽起始物料按照類似的方法進(jìn)行)將TCP粉末(D(v.0.5)粒徑為2.82的不規(guī)則形狀的TCP粉末)與H202水溶液(0.1-5.0重量％;通常為2重量％)和萘顆粒(可將獲自SigmaAldrichChemicals的商購(gòu)顆粒通過篩孔尺寸1400pm篩分，合適地使用<1400pm的部分)混合以獲得100gTCP粉末在100-250mlH202溶液中的漿液。之后，通過將漿液置于50-7(TC的烘箱中使其發(fā)泡(不攪拌)，通常過夜。隨后，在80-ll(TC之間的溫度下將發(fā)泡的漿液在烘箱中干燥以獲得多孔生坯。隨后在約1050-1100'C的溫度下燒結(jié)多孔生坯。隨后將燒結(jié)的材料合適地研磨以提供陶瓷顆粒，然后可以用篩收集212-300pm(陶瓷微粒)或1-3mm(陶瓷顆粒)的合適部分。隨后陶瓷顆粒可被清潔并滅菌備用。應(yīng)理解燒結(jié)的多孔鈣磷酸鹽也可不經(jīng)研磨使用，特別是可以將漿液澆模、干燥、燒結(jié)并直接作為支架使用。如以上所述，孔徑可通過起始物料的鈣磷酸鹽粉末的粒徑、發(fā)泡劑的類型和量、起始物料的漿液所處于的用于獲得發(fā)泡的"生坯"的條件、任選的致孔劑的類型、粒徑和量、以及燒結(jié)溫度加以控制。燒結(jié)優(yōu)選在800°C-1250'C、最優(yōu)選在105(TC-115(TC的溫度下進(jìn)行。燒結(jié)步驟的時(shí)間可合適地在1至10小時(shí)之間、優(yōu)選在7至9小時(shí)之間選擇。在燒結(jié)時(shí)，材料任選用有機(jī)酸的水溶液處理并洗滌。洗滌可合適地用丙酮、乙醇、水或其組合進(jìn)行。本發(fā)明的重要方面是骨誘導(dǎo)材料的物理結(jié)構(gòu)。在高度優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述材料是微粒或顆粒的形式，即其優(yōu)選是由粒徑大小范圍為50-1500pm，優(yōu)選100-500pm，更優(yōu)選200-300nm，最優(yōu)選212-300pm的顆粒組成的粒狀松散材料。因此，在燒結(jié)后優(yōu)選研磨所述材料，例如在球磨中研磨，以制備相對(duì)粗的粉末，所述粉末包含粒徑大小范圍為50-1500jim，優(yōu)選100-500pm，更優(yōu)選200-300pm，最優(yōu)選212-300的微粒。具體的大小范圍可使用篩例如212和300pm篩獲得。最后，優(yōu)選將獲得的骨誘導(dǎo)材料微粒進(jìn)行滅菌處理，如蒸汽滅菌、環(huán)氧乙烷(ethylenoxid)滅菌或y滅菌。本發(fā)明的材料，特別是粒狀形式可以以注射劑的形式使用，其單獨(dú)成"粉劑"的形式或與液體載體組合成糊劑的形式。本發(fā)明的材料可例如用作鈣磷酸鹽水泥或可用于在活有機(jī)體中誘導(dǎo)骨組織形成。本發(fā)明的材料可合適地用作植入物材料，即作為支架，用于在非骨部位產(chǎn)生自體骨。該能力是由于材料的高度骨誘導(dǎo)性性質(zhì)所致。因此，本發(fā)明的材料可用作由鈣磷酸鹽形成的醫(yī)學(xué)植入物或醫(yī)學(xué)裝置。所述材料還可能與不同材料的醫(yī)學(xué)植入物如金屬或聚合物材料組合使用，本發(fā)明的骨誘導(dǎo)材料以涂層的形式在其上存在。應(yīng)注意本發(fā)明材料的各種應(yīng)用包括在骨修復(fù)中的常規(guī)外科應(yīng)用以及在口腔外科中的應(yīng)用?，F(xiàn)將通過下述非限制性實(shí)施例的方式說明本發(fā)明。這些實(shí)施例描述了改進(jìn)鈣磷酸鹽陶瓷(即燒結(jié)的鈣磷酸鹽，其中所述鈣磷酸鹽可以形成本文所述的任何材料，優(yōu)選HA、BCP和域TCP)的骨形成能力的方法。改進(jìn)的鈣磷酸鹽陶瓷具有小于1.50nm(例如在0.10-1.50pm的范圍內(nèi))的晶粒大小，其表面上的微孔的大小小于1.50pm(例如在0.10-1.50nm的范圍內(nèi))，其表面上的微孔的面積百分比在10%到40%之間。優(yōu)選的晶體大小、微孔孔徑及微孔面積百分比導(dǎo)致陶瓷上的高濃度蛋白質(zhì)吸附和高骨形成能力(在非骨部位的誘導(dǎo)性骨形成)。已顯示改進(jìn)的鈣磷酸鹽陶瓷以如下的量將蛋白質(zhì)吸附至其表面，所述量相當(dāng)于在24小時(shí)內(nèi)多于40%的蛋白質(zhì)(40-80%)從3ml1%胎牛血清溶液中進(jìn)入1.0ml(或約400mg)多孔陶瓷顆粒(總孔隙度為80%)中。本發(fā)明的改進(jìn)的鈣磷酸鹽陶瓷優(yōu)選通過使用烘干的研磨的轉(zhuǎn)磷酸鹽粉末的方法制備，所述粉末具有不規(guī)則形狀并具有優(yōu)選低于8.0nmD(v.0.5)(例如2.00-4.00nm)的粒徑(直徑)。所述材料比使用具有大于8.0nmD(v.0.5)的規(guī)則球形顆粒的噴霧干燥的鈣磷酸鹽粉末更為優(yōu)選。在制備本發(fā)明的鈣磷酸鹽陶瓷的方法中，使用發(fā)泡劑(如H202)的方法比其它方法如等靜壓(IsostaticPressing)方法更為優(yōu)選。另夕卜，燒結(jié)溫度優(yōu)選在1050到1150'C之間。對(duì)于單獨(dú)的鈣磷酸鹽，可進(jìn)一步優(yōu)化燒結(jié)溫度。對(duì)于TCP,優(yōu)選的燒結(jié)溫度是例如1050-1100°C，而對(duì)于HA和BCP，優(yōu)選的燒結(jié)溫度是1100國(guó)1150。C。對(duì)于骨誘導(dǎo)性性質(zhì)來說，多孔鈣磷酸鹽陶瓷的重要的特征和性質(zhì)為-晶粒大小(在SEM顯微照片(例如圖6所示)中通過對(duì)代表約10-20pmx5-15Mm面積的材料表面的顯微照片的放大和觀察可見的至少10個(gè)最大的可單獨(dú)識(shí)別的形成連續(xù)基質(zhì)的"顆粒"的平均直徑，所述顆粒即包埋在陶瓷材料中并與其它晶粒結(jié)構(gòu)相連的晶粒)；-微孔孔徑(在SEM顯微照片中(如圖7所示)通過對(duì)約10-20x5-15pm的材料的表面積的放大和觀察可見的至少10個(gè)最大的微孔的平均直徑)；-微孔的面積百分比(在數(shù)字圖像中與微孔相關(guān)的像素?cái)?shù)占所選擇的表面積的總像素?cái)?shù)的百分比材料的剖面圖中的微孔面積百分比；及-蛋白質(zhì)吸附(例如在37。C下溫育24小時(shí)后，當(dāng)浸泡在3ml包含25ppmNaN3的l。/。胎牛血清(FBS)溶液中時(shí)由體積為lml的多孔陶瓷吸收的蛋白質(zhì)的量，用例如BCATMProteinAssayKit(PierceBiotechnologyInc.,Rockford，IL,USA)測(cè)定從殘留在溶液中的量中吸收的量)。顯示更高骨形成能力的材料具有更小的晶粒大小、更高的微孔面積百分比和更高的蛋白質(zhì)吸附。實(shí)施例2的TCP-01是所述改進(jìn)的鈣磷酸鹽陶瓷的一個(gè)實(shí)例。通常，顯示大大改進(jìn)的骨誘導(dǎo)性性質(zhì)的鈣磷酸鹽陶瓷具有小于1.50(0.10-1.50nm之間)的晶粒大小，小于1.50Jim(0.10-1.50pm之間)的微孔孔徑，在鈣磷酸鹽陶瓷表面上的微孔的面積百分比高于10%(10-40%之間)，并具有更高的蛋白質(zhì)吸附，其相當(dāng)于在24小時(shí)內(nèi)多于40%(40-80%之間)的蛋白質(zhì)從3ml1%胎牛血清溶液中進(jìn)入1.0ml(約400mg)多孔陶瓷顆粒(總孔隙度為80%)中。實(shí)施例實(shí)施例1大小為212-300nm且孔徑為0.5-1.5jim的TCP微粒1.1材料的制備磷酸三鈣陶瓷將TCP粉末(PlasmaBiotal，UK)與H202溶液(1.0-2.0%水溶液，100-200ml/100gTCP粉末)和萘顆粒(500-1400pm，0-150g/100g粉末)混合，并且在50-70。C下發(fā)泡以獲得多孔生坯。干燥并在80-110。C下蒸發(fā)萘后，將生坯在1100°C下燒結(jié)8小時(shí)。制備陶瓷顆粒(1.0-3.0mm)和微粒(212-300jim)并用丙酮、乙醇和水進(jìn)行超聲清潔，最后在8(TC下干燥。1.2材料的表征材料的化學(xué)用XRD分析，微孔用SEM(形態(tài)學(xué))和壓汞法(微孔孔徑)分析。結(jié)果示于圖1-3中，并且顯示所制備的材料化學(xué)上是包含痕量羥磷灰石的P-磷酸三鈣(圖1)。小于2pm的互連微孔在材料中均勻分布(圖2)。用壓汞法測(cè)量的微孔的大小在0.5-1.5pm之間(圖3)。1.3動(dòng)物研究和組織學(xué)植入物由體積為l.Occ的陶瓷顆粒組成。對(duì)照植入物由具有1-3mm孔徑的植入物組成(比較例；圖4A)，測(cè)試植入物由具有212-300nm孔徑的植入物組成(本發(fā)明的材料；圖4B)。將兩種類型的植入物都植入狗的背部肌肉中。8只狗接受兩種植入物12周。12周后，取出植入物(包括一些周圍組織)，將其在10。/。緩沖的形成物(formation)(pH-7.4)中固定。固定的樣品用一系列乙醇溶液(70%、80%、卯％、96°/。和100。/。x2)脫水，最后將其包埋在MMA中。制備非脫鈣切片(10-20pm)并用亞甲藍(lán)和堿性品紅染色以用于關(guān)于形成的組織學(xué)觀察和組織形態(tài)計(jì)量學(xué)(histomorphometrical)分析。對(duì)于在可利用空間中形成的骨的百分比的組織形態(tài)計(jì)量學(xué)是在跨越植入物中部的切片上進(jìn)行。在狗體內(nèi)進(jìn)行肌肉內(nèi)植入12周后，植入物的大小或體積下降(小于1cc)，表明TCP的可再吸收性質(zhì)。另外，1-3mm顆粒的植入物的剩余大小大于基于212-300pim大小的顆粒的植入物，表明212-300nm微粒比1-3mm顆粒的再吸收更快。材料的再吸收也經(jīng)組織學(xué)觀察(圖5)。在基于1-3mm顆粒的TCP植入物中可見完整的TCP顆粒，而大多數(shù)TCP微粒(212-300nm)破碎并被再吸收。在8個(gè)212-300pm微粒的TCP植入物中有6個(gè)觀察到了骨形成，8個(gè)l-3mmTCP植入物中有8個(gè)觀察到了骨形成。但是在基于212-300pm微粒的植入物中觀測(cè)到最引人注目的效果。盡管與l-3mm顆粒相關(guān)的骨形成是有限的并局限于顆粒本身(圖5，左手側(cè))，但發(fā)現(xiàn)大量和廣泛的骨形成與212-300Hm微粒相關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)骨主要在微粒之間形成(圖5，右手側(cè))。另外，大多數(shù)微粒在12周植入后被再吸收，植入物實(shí)際轉(zhuǎn)化成"真正的"自體骨。1.4討論和總結(jié)本發(fā)明提供了與具有大小為0.5-1,5nm的微孔的微孔鈣磷酸鹽的植入物相關(guān)的增強(qiáng)的誘導(dǎo)性骨形成。通過使用顆粒形式的所述材料并使用植入物中的具體粒徑(即微粒，例如212-300pm)觀察到了增強(qiáng)的骨形成。此方法現(xiàn)在證實(shí)了在非骨部位中產(chǎn)生真正的自體骨和鈣磷酸鹽支架材料的完全再吸收的可能性。實(shí)施例2.影響兩種磷酸三鈣陶瓷的骨形成能力的材料性質(zhì)在本實(shí)施例中，在骨誘導(dǎo)研究模型(非骨植入)中，在具有不同晶粒大小和微孔孔徑以及不同蛋白質(zhì)吸收和骨形成能力的兩種磷酸三鈣陶瓷之間進(jìn)行了比較。2.1材料根據(jù)本發(fā)明方法使用11202作為發(fā)泡劑由D(v.0.5)大小為2.82的無規(guī)則形狀的TCP粉末制備一種TCP陶瓷(TCP-01)(表1)。簡(jiǎn)而言之，將TCP粉末與稀釋的H202溶液(0.1-5.0%;通常為2重量％)和萘顆粒(使購(gòu)自Sigma-Aldrich的市售顆粒(任選地經(jīng)研磨并)通過篩目大小為1400!im的篩過篩，將〈1400nm的部分用于本實(shí)施例)混合，以獲得100gTCP粉末在100-250ml&02溶液中的漿液。之后，通過將所述漿液置于50-70'C的烘箱中(不攪拌，通常過夜)而使?jié){液發(fā)泡。然后，將發(fā)泡的漿液在烘箱中于80-110。C的溫度下干燥以獲得多孔的生坯。將多孔的生坯在IIOO'C下燒結(jié)以獲得TCP-Ol。將燒結(jié)的材料研磨以提供陶瓷顆粒，用篩收集1-3mm的部分。然后清潔陶瓷顆粒并滅菌備用。另一種TCP(TCP-02)是可商購(gòu)自O(shè)rthovitaInc.,Malvern,PA,USA，并以購(gòu)買形式使用的VitossTCP,1-4mm。表1.TCP-OP的TCP粉末的粒徑分析體積微米以下帶內(nèi)體積微米ja下it帶內(nèi)11810￡朋.l76.065.648.842.136.331.327.023.320.1a*15.012.31001001001001001001001001001001001001001001001000.000.000.000.000.000.000.000.000.000,000.000.000.000.000.000,0711.18.307.165.334.60iS73.422.95￡.551.90"133.393.&幼.796.7K.3幼.581.373,B64.553.7".831.2￡3.317.3l￡.59,040.230.K3.354.助6.5B&.0B3,2810.&li.91仏&7.875.974,的3.41f.結(jié)果來據(jù)-樣品記錄編號(hào)；o焦距=63nunjPresentation=油J體積分布l彼束長(zhǎng)度=2.0mmI遮光率(Obscuration)=H體積濃度=0.0039%對(duì)數(shù)差=3.180獨(dú)立棋型Dlv，0.5)=1Wv:O.l)-id。:2>-跨度-比表面積■￡.7815叫:0.38035-56ii纖H登&丄i4ij'|1腸/cc.D(v.0.5)=2.8250%顆粒的體積小于2.82pm。2.2TCP陶瓷的晶粒大小在5000X的放大倍數(shù)下在掃描電子顯微鏡圖像中測(cè)量TCP陶瓷的晶粒大小。使用AdobePhotoshop軟件，標(biāo)記最大的陶瓷晶粒并測(cè)量(圖6)。每種TCP陶瓷標(biāo)記并測(cè)量10個(gè)晶粒。TCP-01中的最大晶粒的大小是1.01士0.10pm，而TCP-02中的最大晶粒的大小是2.06士0.42pm。2.3微孔孔徑和微孔的面積百分比在2500X的放大倍數(shù)下'在掃描電子顯微鏡圖像中測(cè)量TCP陶瓷的微孔孔徑。使用AdobePhotoshopElements軟件，使用魔棒工具(magicwandtool)選擇微孔和TCP晶粒，并分別偽色(pseudocolored)(圖7)。為測(cè)量微孔孔徑，打印偽色圖像并測(cè)量10個(gè)最大的微孔。為測(cè)量在TCP表面上的微孔的面積百分比，選擇目標(biāo)區(qū)域并計(jì)數(shù)所選擇區(qū)域中的像素總數(shù)。然后，用魔棒工具選擇微孔并計(jì)數(shù)與微孔相關(guān)的像素?cái)?shù)目。最后，將TCP表面上的微孔的面積百分比計(jì)算為數(shù)字圖像中與微孔相關(guān)的像素的數(shù)目占所選擇的表面積中的像素總數(shù)的百分比。TCP-01具有小于0.95±0.28|am的微孔和22.4%的微孔面積百分比，而TCP-02具有小于1.04±0.33的微孔和4.4%的微孔面積百分比。2.4蛋白質(zhì)吸附為試驗(yàn)蛋白質(zhì)吸收，將1mlTCP陶瓷浸泡在3ml包含25ppmNaN3的1M胎牛血清(FBS)溶液中。在37。C下溫育樣品24小時(shí)后，用BCATMproteinAssayKit(PierceBiotechnologyInc.,Rockford,IL,USA)進(jìn)行蛋白質(zhì)分析。在24小時(shí)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)TCP-01已從3ml1%FBS中吸附了60士3。/。的蛋白質(zhì)，TCP-02吸附了18±2%(見圖8)。2.5骨形成能力為試驗(yàn)骨形成能力，將lmlTCP-01和TCP-02的陶瓷顆粒植入8只狗的背部肌肉中。12周后，處死動(dòng)物并收集帶有周圍組織的樣品。然后用緩沖的福爾馬林將收集的樣品固定、脫水并包埋入MMA中。制備未脫鈣的切片并用亞甲藍(lán)和堿性品紅染色以用于組織學(xué)觀察和組織形態(tài)計(jì)量學(xué)。在植入狗肌肉12周后在所有TCP-01植入物(n-8)中形成了豐富的骨，在TCP-02中未發(fā)現(xiàn)骨(圖9)。TCP-01中的骨面積百分比是15士9W。2.6結(jié)論考慮到兩種磷酸三鈣陶瓷的晶粒大小、微孔孔徑、微孔面積百分比、蛋白質(zhì)吸附和骨形成能力，發(fā)現(xiàn)了晶粒大小、微孔孔徑、微孔面積百分比、蛋白質(zhì)吸附和骨形成能力之間的關(guān)系。由于具有更小的晶粒大小、更高的微孔面積百分比和更高的蛋白質(zhì)吸附量，因此TCP-01具有更高的骨形成能力并且是所述改進(jìn)的鈣磷酸鹽陶瓷。因此改進(jìn)的鈣磷酸鹽陶瓷被定義為具有小于1.50|nm(0.10-1.50jim之間)的晶粒大小，小于1.50拜(0.10-1.50iim之間)的微孔孔徑，鈣磷酸鹽陶瓷表面上的微孔面積百分比高于10%(10-40%之間)，并具有更高的蛋白質(zhì)吸附的鈣磷酸鹽陶瓷，所述蛋白質(zhì)吸附相當(dāng)于在24小時(shí)內(nèi)超過40。/。(40-80。/。之間)的蛋白質(zhì)從3ml1%胎牛血清溶液中進(jìn)入1.0ml(或約400mg)的多孔陶瓷顆粒(總孔隙度為80。/。)中。實(shí)施例3鈣磷酸鹽粉末類型對(duì)陶瓷性質(zhì)的影響本實(shí)施例描述用于改進(jìn)的鈣磷酸鹽陶瓷的轉(zhuǎn)磷酸鹽粉末。3.1鈣磷酸鹽粉末將以不同方法制備的具有不同形狀和大小的四種TCP用于本實(shí)施例中。它們是粉末A、粉末D、粉末E和粉末F。將粉末A和E烘干研磨，而將粉末D和F噴霧干燥。所有4種粉末具有相似的正常粒徑分布(圖10)但具有不同的粒徑。各種粉末D(v.0.5)粒徑是A:2.79(nm;D:11.60jum;E:2.82pm，F(xiàn):7.80pm。在掃描電子顯微鏡下比較，粉末A和粉末E具有較小的不規(guī)則顆粒，而粉末D和粉末F具有較大的更具球形的顆粒(圖11)。3.2鈣磷酸鹽陶瓷的制備將TCP粉末與稀釋的11202溶液(0.1-5.0%)和萘顆粒(<140(^111)混合以20形成漿液。使?jié){液在40-7(TC下發(fā)泡并在80-110'C下干燥以提供生坯。之后將生坯在IIO(TC下燒結(jié)8小時(shí)。最后制備陶瓷顆粒(l-2mm)、清潔、干燥并在121。C下滅菌。分別由4種磷酸三鈣粉末制備4種鈣磷酸鹽陶瓷。它們是陶瓷A(獲自粉末A)，陶瓷D(獲自粉末D)、陶瓷E(獲自粉末E)和陶瓷F(獲自粉末F)。3.3晶粒大小在5000X的放大倍數(shù)下在掃描電子顯微鏡圖像中測(cè)量4種TCP陶瓷的晶粒大小。使用AdobePhotoshop⑧軟件，標(biāo)記最大的陶瓷晶粒并打印(圖12)。每種TCP陶瓷標(biāo)記并測(cè)量10個(gè)晶粒。陶瓷A中最大的晶粒的大小是1.14±0.12jim，陶瓷D中是1.56土0.36pm，陶瓷E中是1.01士0.10降陶瓷F中是1.30±0.31|im。3.4微孔孔徑及微孔的面積百分比在2500X的放大倍數(shù)下在掃描電子顯微鏡圖像中測(cè)量TCP陶瓷的微孔孔徑。使用AdobePhotoshopElements軟件，用魔棒工具選擇微孔和TCP晶粒并分別偽色(圖13)。為測(cè)量微孔孔徑，打印偽色圖像并測(cè)量10個(gè)最大的微孔。為測(cè)量在TCP表面上的微孔的面積百分比，選擇目標(biāo)區(qū)域并計(jì)數(shù)讀取像素，然后，用魔棒工具選擇微孔并計(jì)數(shù)像素。最后，如實(shí)施例2中所述計(jì)算TCP表面上的微孔的面積百分比。陶瓷表面上的微孔孔徑及微孔面積百分比對(duì)于陶瓷八分別是0.73±0.12拜和10.1%，對(duì)于陶瓷0分別是1.23±0.33|^11和14.5%，對(duì)于陶瓷E分別是0.95土0.28nm和22.4M，對(duì)于陶瓷F分別是1.23±0.21)im和16.10/()。3.5蛋白質(zhì)吸附為試驗(yàn)蛋白質(zhì)吸附，將1mlTCP陶瓷浸泡在3ml含25ppmNaN3的P/。FBS溶液中。在37'C下溫育樣品24小時(shí)后，用BCA試劑盒進(jìn)行蛋白質(zhì)分析。在24小時(shí)內(nèi)，陶瓷A從3ml1%胎牛血清(FBS)溶液中吸附了48±4%的蛋白質(zhì)，陶瓷D吸附了36±3%的蛋白質(zhì)，陶瓷E吸附了59±2%的蛋白質(zhì)，陶瓷F吸附了41土2M的蛋白質(zhì)(圖14)。3.6結(jié)論由于制備粉末的方式和/或粒徑和/或粒徑分布所致，由4種TCP粉末制備的陶瓷具有不同的特征。表2顯示了由粉末A[D(v.0.5)的粉末粒徑為2.79pm的烘干研磨的不規(guī)則顆粒]制備，由粉末E[D(v.0.5)的粉末粒徑為2.82pm的烘干研磨的不規(guī)則顆粒]制備，和由粉末F[D(v.0.5)的粉末粒徑為7.80pm的噴霧干燥的球形顆粒]制備的陶瓷在試驗(yàn)的參數(shù)范圍內(nèi)具有非常相似的特征，并特別地顯示出改進(jìn)的蛋白質(zhì)吸附與小晶粒大小的組合。相反，由粉末D[D(v.0.5)的粉末粒徑為11.60pm的噴霧干燥的球形顆粒]制備的陶瓷D顯示出降低的蛋白質(zhì)吸收能力與晶粒大小〉1.5pm的組合。因此結(jié)論為具有不規(guī)則形狀并且D(v.0.5)的粉末粒徑為2.00-4.00pm的烘干研磨的粉末對(duì)于制備改進(jìn)的鈣磷酸鹽陶瓷而言是優(yōu)選的，具有大于8.0pm的球形顆粒的噴霧干燥的粉末是較不合適的。表2.由不同粉末制備的陶瓷的表征<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>實(shí)施例4制備具有改進(jìn)的骨誘導(dǎo)性性質(zhì)的鈣磷酸鹽陶瓷的方法本實(shí)施例描述了使用本發(fā)明的方法以H202做為發(fā)泡劑制備鈣磷酸鹽陶瓷與使用等靜壓方法的比較。4.1鈣磷酸鹽粉末本實(shí)施例中使用的鈣磷酸鹽粉末是具有D(v.0.5)為7.80pm的球形顆粒的噴霧干燥的磷酸三鈣(TCP)粉末。4.2陶瓷制備了兩種陶瓷顆粒，本文稱作TCP-H2Q2及TCP-壓制。使用H202作為發(fā)泡劑制備TCP-H202。簡(jiǎn)而言之，將TCP粉末與稀釋的H202溶液(0.1-5.0%)和萘顆粒(<1400iim)混合形成漿液，然后使?jié){液在40-7(TC下發(fā)泡并在80-110°C下干燥以獲得生坯。之后，將生坯在1100'C下燒結(jié)8小時(shí)。最后，通過研磨制備陶瓷微粒(212-300pm)，清潔并干燥顆粒。使用等靜壓方法制備TCP-壓制。將TCP粉末與水混合，首先在1MPa下壓制1分鐘，然后在5MPa下壓制5分鐘。將獲得的材料(以圓筒形的形式存在)在6(TC干燥下，然后在1100'C下燒結(jié)。最后，通過研磨制備陶瓷微粒(212-300nm)，清潔并干燥顆粒。4.3晶粒大小在5000X的放大倍數(shù)下使用掃描電子顯微鏡圖像測(cè)量2種TCP陶瓷的晶粒大小。使用AdobePhotoshop⑧軟件，標(biāo)記最大的陶瓷晶粒并測(cè)量(見圖15)。每種TCP陶瓷標(biāo)記并測(cè)量IO個(gè)晶粒。TCP-H202中最大的晶粒的大小是1.15±0.21nm，TCP-壓制中最大的晶粒的大小是1.07±0.20pm。4.4微孔孔徑及微孔面積百分比在2500X放大倍數(shù)下使用掃描電子顯微鏡圖像測(cè)量?jī)煞NTCP陶瓷的微孔孔徑。使用AdobePhotoshopElements⑧軟件，使用"魔棒"工具選擇微孔和TCP晶粒并分別用偽色填充(見圖16)。為測(cè)量微孔孔徑，打印偽色圖像并測(cè)量5個(gè)最大的微孔。為測(cè)量在TCP表面上的微孔的面積百分比，選擇目標(biāo)區(qū)域并計(jì)數(shù)像素，然后，使用"魔棒"工具選擇微孔并計(jì)數(shù)由此標(biāo)記的像素。如上所述，由這兩個(gè)計(jì)數(shù)計(jì)算每個(gè)TCP表面的微孔面積百分比。陶瓷表面上的微孔孔徑及微孔面積百分比對(duì)于TCP-H202而言分別是1.28±0.10!xm及14.10/0，對(duì)于TCP-壓制而言分別是1.06±0.45nm及5.4%。4.5蛋白質(zhì)吸附為試驗(yàn)蛋白質(zhì)吸附，將1mlTCP陶瓷浸泡在3ml包含25ppmNaN3的1%FBS溶液中。在37'C下溫育樣品24小時(shí)后，用BCA試劑盒進(jìn)行蛋白23質(zhì)分析。在24個(gè)小時(shí)中，TCP-H202從3ml1。/。胎牛血清(FBS)溶液中吸附了78±5%的蛋白質(zhì)，TCP-壓制吸附了24±2%的蛋白質(zhì)(圖17)。4.6結(jié)論使用H202方法及等靜壓方法制備的陶瓷具有不同的特征。表3顯示TCP-H202顯示出更高的微孔面積百分比和比TCP-壓制更好的蛋白質(zhì)吸附特征。因此結(jié)論為H202方法在改善鈣磷酸鹽陶瓷的骨誘導(dǎo)性方面優(yōu)于等靜壓方法。表3.用11202和等靜壓方法制備的陶瓷的表征<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>實(shí)施例5燒結(jié)溫度對(duì)鈣磷酸鹽陶瓷的影響本實(shí)施例說明在制備鈣磷酸鹽陶瓷的方法中的燒結(jié)溫度對(duì)由此制備的鈣磷酸鹽陶瓷的骨誘導(dǎo)性性質(zhì)的影響。5.1鈣磷酸鹽粉末本實(shí)施例中使用的鈣磷酸鹽粉末是具有D(v.0.5)大小為2.11pm的不規(guī)則顆粒的烘干研磨的TCP粉末。5.2陶瓷用H2O2方法制備陶瓷但在不同溫度(1050。C、1075。C及1100。C)下燒結(jié)。簡(jiǎn)而言之，將TCP粉末與稀釋的壓02溶液(0.1-5.0%)及萘顆粒(<1400]im)混合以形成漿液，然后使?jié){液在40-70'C下發(fā)泡并在80-110'C下干燥以獲得多孔生坯。之后，分別在1050°C，1075°C及1100°C下將生坯燒結(jié)8小時(shí)。最后，制備陶瓷顆粒(l-2mm)、清潔、干燥并在12rC下滅菌。5.3晶粒大小在5000X放大倍數(shù)下在掃描電子顯微鏡圖像中測(cè)量3種TCP陶瓷的晶粒大小。使用AdobePhotoshop⑧軟件，標(biāo)記最大的陶瓷晶粒并打印(圖18)。每種TCP陶瓷標(biāo)記并測(cè)量10個(gè)晶粒。在105(TC下燒結(jié)的TCP中最大的晶粒的大小是0.76±0.08pm，在1075'C下燒結(jié)的TCP中最大的晶粒的大小是1.30±0.12(im，在110(TC下燒結(jié)的TCP中最大的晶粒的大小是1.53±0.20pm。5.4微孔孔徑及微孔面積百分比在2500X的放大倍數(shù)下在掃描電子顯微鏡圖像中測(cè)量TCP陶瓷的微孔孔徑。使用AdobePhotoshopElements軟件，用魔棒工具選擇微孔和TCP晶粒并分別偽色(圖19)。為測(cè)量微孔孔徑，打印偽色圖像并測(cè)量10個(gè)最大的微孔。為測(cè)量在TCP表面上的微孔的面積百分比，選擇目標(biāo)區(qū)域并讀取像素，然后，用魔棒工具選擇微孔并讀取像素。最后計(jì)算TCP表面的微孔面積百分比。陶瓷表面上的微孔孔徑和微孔面積百分比對(duì)于在1050'C下燒結(jié)的TCP而言分別是0.58±0.09pm和24.2%，對(duì)于在1075""C下燒結(jié)的TCP而言分別是0.62±0.12pm和11.3%，對(duì)于在110(TC下燒結(jié)的TCP而言分別是0.47±0.19)im及4,50/0。5.5蛋白質(zhì)吸附為試驗(yàn)蛋白質(zhì)吸附，將1mlTCP陶瓷浸泡在3ml包含25ppmNaN3的1。/。FBS溶液中。在37'C下溫育樣品24小時(shí)后，使用BCA試劑盒進(jìn)行蛋白質(zhì)分析。在24小時(shí)內(nèi)，在1050。C下燒結(jié)的TCP從3mlm胎牛血清(FBS)溶液中吸附了68±7%的蛋白質(zhì)，在1075。C下燒結(jié)的TCP吸附了59±8%的蛋白質(zhì)，在110(TC下燒結(jié)的TCP吸附了37土5。/。的蛋白質(zhì)(圖20)。5.6結(jié)論在不同溫度下燒結(jié)的陶瓷具有不同的特征。表4顯示與在105(TC下或1075'C下燒結(jié)的鈣磷酸鹽陶瓷相比，在IIO(TC下燒結(jié)的TCP顯示出較大的25晶粒大小和較低的蛋白質(zhì)吸附能力。因此結(jié)論是為改進(jìn)磷酸三鈣陶瓷的骨誘導(dǎo)性，燒結(jié)溫度應(yīng)優(yōu)選不超過1100°(:，優(yōu)選約為1050-1075。C。表4.在不同溫度下燒結(jié)的陶瓷的表征<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>權(quán)利要求1.多孔骨誘導(dǎo)性鈣磷酸鹽材料，所述材料具有0.1-1.50μm范圍內(nèi)的平均晶粒大小，包含0.1-1.50μm大小范圍內(nèi)的微孔的孔隙度，并且具有10-40％范圍內(nèi)的微孔表面積百分比。2.如權(quán)利要求1所述的多孔鈣磷酸鹽，所述多孔鈣磷酸鹽具有至少為40%的蛋白質(zhì)吸附能力，所述蛋白質(zhì)吸附能力表示為在37°。下24小時(shí)后在25ppm疊氮化鈉(NaN3)的存在下由體積為1ml的所述鈣磷酸鹽從體積為3ml的"/。胎牛血清(FBS沐溶液中吸附的蛋白質(zhì)百分比。3.如權(quán)利要求1或2所述的多孔鈣磷酸鹽，所述多孔鈣磷酸鹽具有基本上僅由微孔組成的孔隙度。4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求之一所述的多孔鈣磷酸鹽，其中所述材料為粒徑范圍為約50到約1500pm的微粒的形式。5.如權(quán)利要求4所述的多孔鈣磷酸鹽，其中微粒的粒徑范圍為約200到約300jim，優(yōu)選212-300pm。6.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求之一所述的多孔鈣磷酸鹽，其中所述鈣磷酸鹽選自由磷酸八鈣、磷灰石如羥磷灰石和碳磷灰石、白磷鈣石如p-磷酸三鈣和a-磷酸三鈣及其組合組成的組。7.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求之一所述的多孔鈣磷酸鹽，其中所述鈣磷酸鹽是可再吸收的雙相鈣磷酸鹽(BCP)或可再吸收的磷酸三鈣，優(yōu)選P-磷酸三鈣。8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求之一所述的多孔鈣磷酸鹽用作醫(yī)學(xué)植入物材料或組織支架。9.如權(quán)利要求1-8之一定義的多孔鈣磷酸鹽用于誘導(dǎo)活有機(jī)體中骨組織形成的應(yīng)用。10.如權(quán)利要求1-8之一定義的多孔鈣磷酸鹽單獨(dú)作為植入物材料或與生長(zhǎng)因子或/和細(xì)胞組合作為植入物材料用于在非骨部位中生成自體骨的應(yīng)用。11.如權(quán)利要求1-8之一定義的多孔轉(zhuǎn)磷酸鹽單獨(dú)用于制備醫(yī)學(xué)植入物或裝置或與生長(zhǎng)因子或/和細(xì)胞組合用于制備醫(yī)學(xué)植入物或裝置的應(yīng)用。12.如權(quán)利要求9-ll之一所述的應(yīng)用，其用于口腔外科。13.制備多孔骨誘導(dǎo)性鈣磷酸鹽陶瓷的方法，所述方法包括提供粒徑為1.0-8.0nm、優(yōu)選為2.0-4.0]um的鈣磷酸鹽粉末、發(fā)泡劑和任選的致孔劑在水中的含水漿液；將所述漿液置于導(dǎo)致所述槳液發(fā)泡的條件；干燥所產(chǎn)生的發(fā)泡的槳液，任選地除去致孔劑，以提供多孔生坯，并在105O°C-1150°C的溫度下燒結(jié)所述多孔生坯以提供多孔的燒結(jié)的鈣磷酸鹽；以及任選地將所述燒結(jié)的鈣磷酸鹽研磨成顆粒并收集粒徑為約50至約1500|im的顆粒。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中通過使用212和300nm篩收集所述顆粒。15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其中所述韓磷酸鹽粉末包含晶體大小為0.01-1.0nm、優(yōu)選0.05-0.50的晶體。16.如權(quán)利要求13-15之一所述的方法，其中所述發(fā)泡劑是過氧化氫。17.如權(quán)利要求13-16之一所述的方法，其中致孔劑包含萘顆粒，并且其中致孔劑通過在80-110°C下蒸發(fā)而除去。18.如權(quán)利要求13-17之一所述的方法，其中導(dǎo)致所述漿液發(fā)泡的所述條件包括將所述漿液加熱至約50-70°C。19.如權(quán)利要求13-18之一所述的方法，其中所述漿液的發(fā)泡產(chǎn)生多孔生坯。20.如權(quán)利要求13-19之一所述的方法，其中在TCP的情況下將干燥和發(fā)泡的漿液在1050-1100°C的溫度下燒結(jié)，或在HA和域BCP的情況下在1100-1150°C的溫度下燒結(jié)。21.如權(quán)利要求13-20之一所述的方法，其中所述鈣磷酸鹽粉末是TCP或BCP粉末。22.如權(quán)利要求13-21之一所述的方法，其中隨后將所述收集的微粒用丙酮、乙醇和/或水超聲清潔，并任選地干燥和滅菌。23.如權(quán)利要求13-21之一所述的方法，其中所述鈣磷酸鹽粉末是具有不規(guī)則形狀的顆粒的烘干研磨的粉末。24.由如權(quán)利要求13-23之一所述的方法可獲得的多孔骨誘導(dǎo)鈣磷酸鹽。全文摘要本發(fā)明涉及多孔骨誘導(dǎo)性鈣磷酸鹽材料，所述材料的平均晶粒大小為0.1-1.50μm，具有基本上僅由大小為0.1-1.50μm的微孔組成的孔隙度，并具有范圍為10-40％的微孔表面積百分比。文檔編號(hào)A61L24/00GK101472621SQ200780013811公開日2009年7月1日申請(qǐng)日期2007年2月19日優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日發(fā)明者J·D·德布魯伊金,袁惠品申請(qǐng)人:普羅讓蒂克斯鄰生物學(xué)公司