專利名稱：生物醫(yī)用的無水Ca(HPO₄)_x(SO₄)_1-x的固溶體顆粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無水Ca(HPO4)x(SO4)1I的固溶體顆粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
硫酸鈣作為人工骨修復(fù)材料已有百年的歷史，并以其良好的生物相容性、骨傳導(dǎo)性和體內(nèi)降解可吸收等特性使其成為無機(jī)骨修復(fù)材料的研究熱點(diǎn)并廣泛用于骨修復(fù)中。硫酸鈣主要有無水CaSO4, CaSO4 1/2H20和CaSO4 2H20。三者在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。盡管臨床實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明無水CaSO4突出的優(yōu)點(diǎn)是可在體內(nèi)降解吸收，其 降解產(chǎn)物不干擾新骨形成，但是存在降解吸收速度過快，缺乏必要的力學(xué)強(qiáng)度等問題。針對無水CaSO4降解過快的問題，主要的研究和專利是基于對無水CaSO4的燒結(jié)調(diào)節(jié)降解速率，從而使之與人體骨組織生長速度相匹配。如申請?zhí)枮?00910259733. 6的中國發(fā)明專利申請公開了一種無水CaSO4生物醫(yī)用材料的燒結(jié)方法；Zhang, Z. F. (Journalof the European Ceramic Society, 2006, 26: P. 667-671)制備的多孔陶瓷。盡管這些燒結(jié)后的無水CaSO4的降解速率相比沒有燒結(jié)的無水CaSO4有所改善，但其應(yīng)用范圍過于狹窄，不能作為可注射型骨修復(fù)材料應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有固溶結(jié)構(gòu)的生物醫(yī)用無水Ca(HPO4)x(SO4)1I的固溶體顆粒及其制備方法。本發(fā)明的無水Ca (HPO4) x (SO4) 的固溶體顆粒，是在水熱條件下，CaSO4中的部分SO42-被HPO42-取代，形成的無水Ca (HPO4) x (SO4) 固溶體顆粒，顆粒尺寸為30 100 U m, x的取值范圍為0. 03 0. 25。無水Ca(HPO4)x(SO4)1I的固溶體顆粒的制備方法，包括以下步驟
1)將溶于水的含鈣化合物和含硫化合物溶于去離子水中，分別配制成溶液，在常溫下按Ca/S的摩爾比為I: I混合，攪拌下反應(yīng)2小時(shí)后，依次用去離子水和酒精過濾，烘干，獲得 CaSO4 2H20 ；
2)將0.05 0. 15g的一水合朽1檬酸溶于50ml的去離子水中，制成電解質(zhì)溶液；
3)將步驟I)制得的CaS04*2H20和步驟2)制得的電解質(zhì)溶液混合，制得懸濁液；
4)將磷酸鹽和步驟3)制成的懸濁液攪拌混合后放入反應(yīng)釜中，使混合液中的P/S的摩爾比為0. 05 0. 5，在130 150°C的水熱條件下，反應(yīng)3 5小時(shí)，然后酒精過濾，烘干，獲得無水Ca (HPO4) x (SO4) h的固溶體顆粒。上述制備方法中，所述的溶于水的含鈣化合物為CaN03、CaCl2或Ca(OH)2 ;所述的溶于水的含硫化合物是H2S04、Na2SO4, K2SO4或MgSO4 ;所述的磷酸鹽是Ca(H2PO4)2 H2O,CaHPO4 *2H20,Ca3 (PO4) 2,Ca10 (PO4) 6 (OH) 2,NaH2PO4,Na2HPO4 12H20,Na3PO4,KH2PO4,K2HPO4 *3H20或 K3PO4。本發(fā)明在水介質(zhì)中引入磷酸鹽，并通過水熱處理，使CaSO4 2H20在一定的壓力和溫度的下進(jìn)行溶解和重結(jié)晶，在重結(jié)晶的過程中，溶液中的hpo42_取代部分so42_形成無水Ca (HPO4) x (SO4)卜,的固溶體顆粒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以 下有益的技術(shù)效果
本發(fā)明合成的無水Ca(HPO4)x(SO4)1I固溶體顆粒在結(jié)構(gòu)上就不同于以往硫酸鈣和磷酸鈣的多相復(fù)合材料。相比于純的無水CaSO4, HP042_的存在可以阻礙無水Ca(HPO4)x(SO4)^向Ca(HPO4)X(SO4)1] 2H20的轉(zhuǎn)變和Ca(HPO4)x(SO4)1I 2H20網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，因此，延長無水Ca(HPO4)x(SO4) 的水化時(shí)間，同時(shí)，生成的Ca(HPO4)x(SO4)1I *2H20也顯示出更慢的降解特性。可以改善其注射性能和生物降解性能，可廣泛地用于骨填充材料、骨水泥等生物醫(yī)學(xué)用材料領(lǐng)域，具有良好的臨床應(yīng)用前景。本發(fā)明制備方法簡單易行，操作簡單，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化。


圖I為無水Ca (HPO4) x (SO4)固溶體顆粒的SEM圖。圖2為無水Ca (HPO4) x (SO4)固溶體顆粒的XRD圖。圖3為無水Ca (HPO4) x (SO4)固溶體顆粒的EDS圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
1)將CaCl2和K2SO4溶于去離子水中，分別配制成溶液，在常溫下按Ca/S的摩爾比為I I混合，反應(yīng)在不斷地?cái)嚢柘逻M(jìn)行，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)后用去離子水過濾3次，酒精過濾一次，再60°C烘干，獲得CaSO4 2H20 ；
2)將0.4g的一水合檸檬酸溶于400ml的去離子水中，制成電解質(zhì)溶液；
3)將IOg步驟I)制得的CaSO4*2H20和步驟2)制得的電解質(zhì)溶液混合，制得懸濁液；
4)將Ig的CaHPO4*2H20和步驟3)制成的懸濁液攪拌混合后放入反應(yīng)釜中，使混合液中的P/S的摩爾比為0. 1，反應(yīng)在130°C的水熱條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)，反應(yīng)后的樣品用酒精過濾3次，再60°C烘干，獲得無水Ca(HPO4)atl7(SO4)a93的固溶體顆粒。實(shí)施例2
1)將CaNO3和K2SO4溶于去離子水中，分別配制成溶液，在常溫下按Ca/S的摩爾比為I I混合，反應(yīng)在不斷地?cái)嚢柘逻M(jìn)行，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)后用去離子水過濾3次，酒精過濾一次，再60°C烘干，獲得CaSO4 2H20 ；
2)將0.4g的一水合檸檬酸溶于400ml的去離子水中，制成電解質(zhì)溶液；
3)將IOg步驟I)制得的CaSO4*2H20和步驟2)制得的電解質(zhì)溶液混合，制得懸濁液；
4)將4.16g的Na2HPO4 12H20和步驟3)制成的懸濁液攪拌混合后放入反應(yīng)釜中，使混合液中的P/S的摩爾比為0. 2，反應(yīng)在140°C的水熱條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，反應(yīng)后的樣品用酒精過濾3次，再60°C烘干，獲得無水Ca (HPO4) ai2 (SO4) a88的固溶體顆粒。其SEM圖如圖I所示由圖可見顆粒的尺寸約為30 100 iim。XRD圖如圖2所示曲線I為無水硫酸鈣的標(biāo)準(zhǔn)卡片，曲線2為Ca (HPO4)ai2 (SO4)a88的固溶體顆粒；曲線2表明顆粒為無水CaSO4晶相。
EDS圖如圖3所示。顆粒中含有硫元素和磷元素，即顆粒為無水Ca (HPO4) 0.12 (SO4) 0.88 的固溶體顆粒。實(shí)施例3
1)將CaCl2和Na2SO4溶于去離子水中，分別配制成溶液，在常溫下按Ca/S的摩爾比為I I混合，反應(yīng)在不斷地?cái)嚢柘逻M(jìn)行，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，反應(yīng)后用去離子水過濾3次，酒精過濾一次，再60°C烘干，獲得CaSO4 2H20 ；
2)將0.4g的一水合檸檬酸溶于400ml的去離子水中，制成電解質(zhì)溶液；
3)將IOg步驟I)制得的CaSO4 2H20和步驟2)制得的電解質(zhì)溶液中混合，制得懸濁
液；
4)將2.37g的KH2PO4和步驟3)制成的懸濁液攪拌混合后放入反應(yīng)釜中，使混合液中的P/S的摩爾比為0. 3，反應(yīng)在150°C的水熱條件下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，反應(yīng)后的樣品用酒精過濾3次，再60°C烘干，獲得無水Ca(HPO4)a21 (SO4)a79的固溶體顆粒，其顆粒尺寸為30 100 u mD
權(quán)利要求
1.生物醫(yī)用的無水Ca(HPO4)x(SO4)1I的固溶體顆粒，其特征在于它是水熱條件下，CaSO4中的部分SO/—被HPO42-取代，形成的無水Ca (HPO4) x (SO4) 固溶體顆粒，顆粒尺寸為30 100 um, X的取值范圍為0. 03 0. 25。
2.制備權(quán)利要求I所述的無水Ca(HPO4)x(SO4)1I的固溶體顆粒的方法，其特征在于包括以下步驟 1)將溶于水的含鈣化合物和含硫化合物溶于去離子水中，分別配制成溶液，在常溫下按Ca/S的摩爾比為I: I混合，攪拌下反應(yīng)2小時(shí)后，依次用去離子水和酒精過濾，烘干，獲得 CaSO4 2H20 ； 2)將一水合檸檬酸溶于去離子水中，制成電解質(zhì)溶液； 3)將步驟I)制得的CaS04*2H20和步驟2)制得的電解質(zhì)溶液混合，制得懸濁液； 4)將磷酸鹽和步驟3)制成的懸濁液攪拌混合后放入反應(yīng)釜中，使混合液中的P/S的摩爾比為0. 05 0. 5，在130 150°C的水熱條件下，反應(yīng)3 5小時(shí)，然后酒精過濾，烘干，獲得無水Ca (HPO4) x (SO4) h的固溶體顆粒。
3.按權(quán)利要求2所述的無水Ca(HPO4)x(SO4)1I的固溶體顆粒的制備方法，其特征在于所述的溶于水的含鈣化合物為CaN03、CaCl2或Ca (OH) 2。
4.按權(quán)利要求2所述的無水Ca(HPO4)x(SO4)1I的固溶體顆粒的制備方法，其特征在于所述的溶于水的含硫化合物是H2SO4、Na2SO4, K2SO4或MgSO4。
5.按權(quán)利要求2所述的無水Ca(HPO4)x(SO4)1I的固溶體顆粒的制備方法，其特征在于所述的磷酸鹽是 Ca (H2PO4) 2 H20、CaHPO4 2H20、Ca3 (PO4)2, Ca10 (PO4) 6 (OH)2, NaH2PO4、Na2HPO4 12H20、Na3PO4' KH2PO4' K2HPO4 3H20 或 K3PO4。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無水Ca(HPO4)x(SO4)1-x的固溶體顆粒及其制備方法。采用濕化學(xué)方法、經(jīng)熱處理促使CaSO4中的部分SO42-被HPO42-取代，獲得組成和比例均可調(diào)節(jié)無水Ca(HPO4)x(SO4)1-x的固溶體顆粒。本發(fā)明制備的無水Ca(HPO4)x(SO4)1-x的固溶體顆?？梢詮V泛地用于骨填充材料、骨水泥等生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C01B25/32GK102826528SQ201210327939
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者程逵, 章華勇, 翁文劍 申請人:浙江大學(xué)