专利名称：一种可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物及其制备方法和应用的制作方法骨水泥是一种用于骨科手术的医用生物材料，自从生物学家Hench在Science， 2002,295 1014-1017中首次提出生物材料应当具有生物活性和可降解性的理论以后，从 而使可降解骨水泥成为一种主要的研究方向，这也是第三代生物材料发展的基本要求。目前在无机生物医用硬组织损伤修复的可降解骨水泥生物材料方面，研究和临床 应用最多的生物材料是Ca-P基类生物材料(如羟基磷灰石)和Ca-Si基类生物材料(如 生物活性玻璃材料)。然而羟基磷灰石虽然具有较好的生物活性，能够良好地诱导骨组织生 长，但其降解性很差，另一方面，Punnama等人在J. Biomed. Mater. Res.，2000, 52 30中首次 披露了 Ca-Si基类生物材料具有非常好的生物活性，且其还其有良好的降解性能和力学性 能，此外，硅酸钙在降解过程中释放出的硅离子还可以激活细胞，并刺激骨细胞增殖和分化 作用。因此复合硅酸钙能有效的调节羟基磷灰石的降解性能。从而使所制得的骨水泥材料 既有很好的生物活性，又达到较好的降解性和力学强度。现有技术中如中国专利申请(公开号CN101700415A)涉及一种硅酸钙/羟基磷 灰石复合生物陶瓷材料，该材料中硅酸钙占5% 95%，其中的钙与磷的摩尔比为1.60 1. 70。该材料的制备方法是以可溶性钙盐为原料，配制成pH为9 11. 5的钙盐溶液、以可 溶性磷盐为原料，配制成pH为8 10. 5的磷盐溶液和以硅酸盐为原料，配制成pH为9 12的硅盐溶液，以钙磷摩尔比为1. 60 1. 70的比例，将可溶性磷盐溶液加入到可溶性钙盐 溶液中，调节PH值，保持pH在9 12，陈化、过滤，在将所得材料加入水中形成混浊液，再按 硅酸钙占总质量5% 95%的比例将硅酸钙加入混浊液中，然后再加入硅酸盐离子摩尔比 为0. 8 1. 2的可溶性钙盐，调pH值在9 12，搅拌、陈化、过滤、洗涤、烘干，将粉体成型 在800°C 1000°C煅烧，即得硅酸钙/羟基磷灰石复合生物陶瓷材料。该方法的缺点是钙 磷比较高，钙磷的摩尔比相对于天然骨组织中的磷灰石中的钙磷摩尔比要高，对组织的生 理反应不利，其工艺过程复杂，煅烧温度高，不利于安全，而且其降解性差，也不利于在生物 体内的降解。
本发明针对现有技术中所存在的缺陷，提出一种生物活性高、降解速度快、力学性 能强的可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物。本发明的上述目的是通过以下方案得以实现一种可降解复合钙磷酸盐骨水泥组 合物，包括硅酸酸钙和缺钙磷灰石骨水泥，其中所述的缺钙磷灰石骨水泥中钙与磷的摩尔 比为1. 50 1. 60。本发明采用硅酸钙与缺钙磷灰石骨水泥复合得到的骨水泥生物材料，不仅在力学 性能方面有更好的效果，而且在降解性能方面也有很大的提高，综合了两者的优势，硅酸钙 在降解性能方面较优异，其在Tris-HCl缓冲溶液中2周的降解率约为0. 6%，而羟基磷灰石 被认为是几乎不降解的材料。通过加入一定量的硅酸钙，制成复合生物材料，在抗力学性能 和生物降解性能方面都有显著的增大。另一方面，由于天然骨组织中的磷灰石不是化学计 量的羟基磷灰石，而是钙磷摩尔比低于1. 67的缺钙羟基磷灰石。所以为了模拟人体硬组织 的化学组成和结构，以及改善植入材料对宿主组织的生理反应，本发明通过调整可降解复 合钙磷酸盐骨水泥组合物材料中的缺钙磷灰石骨水泥的钙磷摩尔比，制备出缺钙磷灰石骨 水泥骨水泥(缺钙羟基磷灰石，d-HA)。所得的材料可在生理环境中自行固化，随着钙磷比 降低，凝结时间延长，压缩强度降低，降解性能越好。所以选择一个合适的钙磷摩尔比，有利 于得到最优的可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物材料。所述的硅酸钙的形貌为纤维状，长 度在IOOnm 200nm之间，直径为IOnm 30nm，或者为经过不同温度热处理的粉未状，长度 ^ 0. 3 μ m ~ 1 μ m,0. 01 μ m 0. 3 μ m。在上述的可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物中，所述的硅酸钙占骨水泥总质量的 5% 30%。进一步的优选，所述的硅酸钙占骨水泥总质量的11% 25%。在上述的可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物中，所述的缺钙磷灰石骨水泥由磷酸 四钙和无水磷酸氢钙组成，作为优选，缺钙磷灰石骨水泥中的钙与磷的摩尔比为1.52 1. 58。无水磷酸氢钙可以通过将硝酸钙溶液和磷酸铵溶液在酸性条件下通过液相沉淀生成 二水磷酸氢钙，再将得到的二水磷酸氢钙在140°C的温度条件下处理，即得无水磷酸氢钙。本发明的另一目的在于提供上述可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物的制备方法， 该方法包括以下步骤a、将可溶性硅酸盐溶液加入到可溶性钙盐溶液中，用碱液调节PH值，加热反应， 经过后处理，煅烧，得硅酸钙；b、将步骤a所得的硅酸钙加入缺钙磷灰石骨水泥粉未中，磨碎，混合成硅酸钙/缺 钙磷灰石骨水泥粉未，加入固化液，调成浆体，填入模具中，养护，得复合钙磷酸盐骨水泥； 其中所述的缺钙磷灰中钙与磷的摩尔比为1. 50 1. 60，所述的硅酸钙占复合钙磷酸盐骨 水泥总质量的5% 30%。在上述可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物的制备方法中，所述的可溶性硅酸盐溶 液的摩尔浓度为0. lmol/L 1. 5mol/L ；所述的可溶性钙盐溶液的摩尔浓度为0. lmol/L 1. 5mol/L ；进一步的优选，所述的可溶性硅酸盐溶液的摩尔浓度为0. 3mol/L 1. Omol/L ； 所述的可溶性钙盐溶液的摩尔浓度为0. 3mol/L 1. Omol/L ；更进一步的优选，所述的可溶 性硅酸盐溶液的摩尔浓度为0. 5mol/L ；所述的可溶性钙盐溶液的摩尔浓度为0. 5mol/L。作为优选，步骤a中所述的可溶性硅酸盐溶液为硅酸钠溶液，所述的可溶性钙盐 溶液为硝酸钙溶液；所述的碱液为浓氨溶液。在上述可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物的制备方法中，步骤a中加热反应温度 为90°C 100°C，加热反应时间为1 3小时。煅烧温度为100°c、200°c、40(rc、60(rc、 800°C中的一种。在上述可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物的制备方法中，步骤b中所述的固化液 为Na2HPO4水溶液，所述的固化液的质量浓度1. 0% 5. 0%，进一步的优选，所述的固化液的质量浓度为2.5%。在上述可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物的制备方法中，步骤b中所述的硅酸钙 /缺钙磷灰石骨水泥粉未与固化液的比为1. Og/ml 3. Og/ml。所述的养护条件为100%相 对湿度，温度为37°C。本发明的另一目的在于提供上述可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物在修复骨损 伤中的应用。综上所述，本发明具有以下优点1、本发明可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物具有生物相容性好、降解速度快、力 学性能强。2、本发明可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物的钙磷摩尔比更符合天然骨组织中 的钙磷摩尔比，改善了材料对宿主组织的生理反应。3、本发明可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物的制备方法，原料易得、工艺简单、有 利于实现大规模生产。图1是硅酸钙、缺钙磷酸钙水泥及含10 % CaSiO4的可降解复合钙磷酸盐骨水泥组 合物的XRD图。图2是硅酸钙、缺钙磷酸钙水泥及含10% CaSiO4的可降解复合钙磷酸盐骨水泥组 合物的IR图。图3是含不同硅酸钙的可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物在Tris-HCl溶液中的 降解曲线。图4a是细胞在普通缺钙磷酸钙骨水泥上的增殖情况。图4b是细胞在复合10%硅酸钙的可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物上的增殖情 况。图5a是复合10%硅酸钙的可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物植入动物体内的组 织学分析图。图5b是复合10%硅酸钙的可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物植入动物体内的组 织学分析图。图5c是缺钙磷灰石骨水泥骨水泥植入动物体内的组织学分析图。图5d是空白对照的动物体内的组织学分析图。

本发明涉及一种可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物及其制备方法和应用，该可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物包括硅酸钙和缺钙磷灰石骨水泥，其中所述的缺钙磷灰石骨水泥中钙与磷的摩尔比为1.50～1.60。本发明可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物具有生物相容性好、降解速度快、力学性能强。钙磷摩尔比更符合天然骨组织中的钙磷摩尔比，改善了材料对宿主组织的生理反应。本发明可降解复合钙磷酸盐骨水泥组合物的制备方法，原料易得、工艺简单、利于实现大规模生产。