本發(fā)明涉及生物制造或生物醫(yī)用材料技術領域，尤其涉及一種抗感染生物陶瓷人工骨及其應用。
背景技術：
臨床上治療骨缺損的過程中，植入生物材料經常伴隨著較大的細菌沾染的風險，容易形成慢性感染來源。防治與骨植入體相關的感染是臨床上面臨急需解決的問題。臨床上應用最廣泛的抗生素遞藥系統(tǒng)材料是聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)骨水泥，但是pmma骨水泥不降解，生物活性差，容易引起松動，難以恢復骨缺損區(qū)域的生物功能。治療骨缺損不僅要考慮抗感染的問題，還要考慮骨修復材料的骨修復效果。
可降解生物陶瓷主要包括磷酸鈣陶瓷、硅酸鹽陶瓷和碳酸鈣陶瓷等。生物陶瓷具有良好的生物相容性，生物活性和骨傳導性，是首選的人工合成骨修復材料(人工骨)。將生物陶瓷粉末進行成型、高溫燒結后，可以獲得致密體或者多孔支架，將其填充于骨缺損部位，可以實現骨重建和再生。用于抗感染采用的抗生素有慶大霉素、妥布霉素和萬古霉素等。這些抗生素不能耐高溫，無法在陶瓷的制備過程中載入藥物，只能物理吸附在最終制得的生物陶瓷表面，達不到緩釋效果。除了有機抗生素外，無機抗菌離子因其抗菌性優(yōu)異、毒性低、成本低，也受到廣泛的關注。根據現有的報道，生物陶瓷負載抗菌離子的方法通常是采用化學反應或燒結的手段將抗菌離子摻入生物陶瓷的晶格中(jeurceramsoc,2017,37:359～368)。植入體內后，抗菌離子在液體環(huán)境中隨著生物陶瓷的降解而逐漸釋放。抗菌離子的釋放速率主要取決于生物陶瓷的降解速率。由于生物陶瓷的降解緩慢，所以抗菌離子的釋放速率也較慢。此外，生物陶瓷人工骨的燒結性能普遍較差，為保證生物陶瓷具有足夠高的強度，一般需要在比較高的溫度下進行燒結；這將會導致生物陶瓷的結晶度高，使材料的降解速率和抗菌離子釋放速率進一步降低。因此，必須摻入高濃度的抗菌離子才能使人工骨植入初期達到抑菌和殺菌的效果，然而長期釋放高濃度的抗菌離子會導致明顯的毒性。
技術實現要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種抗感染生物陶瓷人工骨及其應用，該生物陶瓷人工骨的細胞毒性低且具有較高的強度。
本發(fā)明提供了一種抗感染生物陶瓷人工骨，由以下方法制得：
將生物陶瓷粉末、生物玻璃燒結助劑粉末和粘結劑混合，將得到的混合物成型，得到復合坯體；所述生物玻璃助燒劑粉末選自硅酸鹽玻璃和/或磷酸鹽玻璃；
所述生物玻璃助燒劑粉末中摻雜抗菌離子和促成骨血管化離子；所述抗菌離子選自銀、鎵、銅和鋅中的一種或多種；所述促成骨血管化離子選自鎂、鍶、鐵、硼、鈷和鋰中的一種或多種；
含所述抗菌離子的氧化物和含所述促成骨血管化離子的氧化物的總物質的量占所述生物玻璃助燒劑粉末的物質的量0.1～60％；所述抗菌離子和促成骨血管化離子的摩爾比為0.05～20:1；
將所述復合坯體燒結，得到抗感染生物陶瓷人工骨。
優(yōu)選地，所述生物陶瓷粉末選自磷酸鈣陶瓷粉末、硅酸鹽陶瓷粉末和碳酸鈣陶瓷粉末中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述磷酸鈣陶瓷粉末選自羥基磷灰石、β-磷酸三鈣、α-磷酸三鈣和磷酸氫鈣中的一種或多種；
所述硅酸鹽陶瓷粉末選自硅酸鈣、硅酸二鈣、硅酸三鈣、鎂黃長石、白硅鈣石和硅酸鎂中的一種或多幾種。
優(yōu)選地，所述生物玻璃助燒劑粉末為含ag和sr生物玻璃燒結助劑、含ag、ga和sr生物玻璃燒結助劑、含ag、cu和zn的生物玻璃燒結助劑、含ga、sr的生物玻璃燒結助劑、含ga、mg的生物玻璃燒結助劑、含ag和b生物玻璃燒結助劑、含ga、zn和sr的生物玻璃燒結助劑或含ga、zn和sr的生物玻璃燒結助劑。
優(yōu)選地，所述生物陶瓷粉末和生物玻璃燒結助劑粉末的質量比為50～99.9:0.1～50；
所述粘結劑的質量占所述生物陶瓷粉末、生物玻璃燒結助劑粉末和粘結劑的總質量的0.01％～60％。
優(yōu)選地，所述燒結的溫度為600～1300℃；所述燒結的時間為1～300min。
優(yōu)選地，所述粘結劑選自聚乙烯醇、甲基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、微晶纖維素、羥丙基纖維素和明膠中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述成型選自模壓成型、冷等靜壓成型、快速成型、擠出成型、鉆孔成型、熱壓鑄成型或注漿成型。
優(yōu)選地，所述抗感染生物陶瓷人工骨具有多孔結構，孔隙率為35％～65％。
本發(fā)明提供了一種上述技術方案所述抗感染生物陶瓷人工骨在骨缺損修復材料制備中的應用。
本發(fā)明提供了一種抗感染生物陶瓷人工骨，由以下方法制得：將生物陶瓷粉末、生物玻璃燒結助劑粉末和粘結劑混合，將得到的混合物成型，得到復合坯體；所述生物玻璃助燒劑粉末選自硅酸鹽玻璃和/或磷酸鹽玻璃；所述生物玻璃助燒劑粉末中摻雜抗菌離子和促成骨血管化離子；所述抗菌離子選自銀、鎵、銅和鋅中的一種或多種；所述促成骨血管化離子選自鎂、鍶、鐵、硼、鈷和鋰中的一種或多種；含所述抗菌離子的氧化物和含所述促成骨血管化離子的氧化物的總物質的量占所述生物玻璃助燒劑粉末的物質的量0.1～60％；所述抗菌離子和促成骨血管化離子的摩爾比為0.05～20:1；將所述復合坯體燒結，得到生物陶瓷人工骨。本發(fā)明通過引入生物玻璃燒結助劑粉末，使生物陶瓷人工骨的強度高；通過調節(jié)生物玻璃燒結助劑粉末中摻雜抗菌離子和促成骨血管化離子的摻雜量，調控抗菌離子的釋放速率，進而控制釋放時間，達到長期緩釋的效果；抗菌離子與促成骨血管化離子協(xié)同能夠降低對細胞的毒性。實驗結果表明：該生物陶瓷人工骨的抗菌離子釋放時間達到12個月以上，細胞毒性在1級或以下；所述抗感染生物陶瓷人工骨為致密體時其抗壓強度為50～800mpa，為多孔結構時其抗壓強度為0.2～200mpa。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種抗感染生物陶瓷人工骨，由以下方法制得：
將生物陶瓷粉末、生物玻璃燒結助劑粉末和粘結劑混合，將得到的混合物成型，得到復合坯體；所述生物玻璃助燒劑粉末選自硅酸鹽玻璃和/或磷酸鹽玻璃；
所述生物玻璃助燒劑粉末中摻雜抗菌離子和促成骨血管化離子；所述抗菌無機離子選自銀、鎵、銅和鋅中的一種或多種；所述促成骨血管化離子選自鎂、鍶、鐵、硼、鈷和鋰中的一種或多種；
含所述抗菌離子的氧化物和含所述促成骨血管化離子的氧化物的總物質的量占所述生物玻璃助燒劑粉末的物質的量0.1～60％；所述抗菌離子和促成骨血管化離子的摩爾比為0.05～20:1；
將所述復合坯體燒結，得到生物陶瓷人工骨。
本發(fā)明提供的抗感染生物陶瓷人工骨可通過改變生物玻璃燒結助劑的含量和離子摻量控制抗菌離子的釋放速度；抗菌離子和促成骨血管化離子在燒結過程中部分進入生物陶瓷的晶格中，這部分離子釋放速率較慢，另一部分保留在生物玻璃燒結助劑中，釋放速率較快。無機抗菌離子發(fā)揮抗菌功能的同時會導致細胞凋亡，促成骨血管化離子則可以促進細胞的生長；它們協(xié)同作用能夠減小抗菌離子導致的毒性。抗菌離子的釋放時間達到12個月以上，細胞毒性在1級或者以下；所述抗感染生物陶瓷人工骨為致密體時其抗壓強度為50～800mpa，所述抗感染生物陶瓷人工骨為多孔結構時，其抗壓強度為0.2～200mpa。
本發(fā)明將生物陶瓷粉末、生物玻璃燒結助劑粉末和粘結劑混合，將得到的混合物成型，得到復合坯體。
在本發(fā)明中，所述生物陶瓷粉末優(yōu)選選自磷酸鈣陶瓷粉末、硅酸鹽陶瓷粉末和碳酸鈣陶瓷粉末中的一種或多種。所述磷酸鈣陶瓷粉末優(yōu)選選自羥基磷灰石、β-磷酸三鈣、α-磷酸三鈣和磷酸氫鈣中的一種或多種；所述硅酸鹽陶瓷粉末優(yōu)選選自硅酸鈣、硅酸二鈣、硅酸三鈣、鎂黃長石、白硅鈣石和硅酸鎂中的一種或多幾種。在本發(fā)明的具體實施例中，所述生物陶瓷粉末具體為β-磷酸三鈣；或硅酸鈣；或羥基磷灰石和β-磷酸三鈣的混合物；或β-磷酸三鈣和α-磷酸三鈣的混合物；或β-磷酸三鈣和α-磷酸三鈣的混合物；或羥基磷灰石和碳酸鈣的混合物；或鎂黃長石和硅酸鈣的混合物；或β-磷酸三鈣和硅酸鎂的混合物；或β-磷酸三鈣和硅酸鈣的混合物。在本發(fā)明中，所述生物陶瓷粉末的粒度優(yōu)選為0.1～200μm。
在本發(fā)明中，所述生物玻璃助燒劑粉末選自硅酸鹽玻璃(sio2-cao系統(tǒng))和/或磷酸鹽玻璃(p2o5-na2o系統(tǒng))；所述生物玻璃助燒劑粉末中摻雜抗菌離子和促成骨血管化離子；所述抗菌離子選自銀、鎵、銅和鋅中的一種或多種，優(yōu)選選自銀和/或鋅；所述促成骨血管化離子選自鎂、鍶、鐵、硼、鈷和鋰中的一種或多種，優(yōu)選選自鎂、鍶和硼中的一種或多種；含所述抗菌離子的氧化物和含所述促成骨血管化離子的氧化物的總物質的量占所述生物玻璃助燒劑粉末的物質的量0.1％～60％，優(yōu)選為1％～50％；所述抗菌離子和促成骨血管化離子的摩爾比為0.05～20:1，優(yōu)選為0.1～10:1。在本發(fā)明中，所述含所述抗菌離子的氧化物優(yōu)選包括ag2o、ga2o3、cuo和zno；含所述促成骨血管化離子的氧化物優(yōu)選包括sro、b2o3和mgo。
在本發(fā)明的具體實施例中，所述生物玻璃助燒劑粉末具體為含ag和sr生物玻璃燒結助劑，具體組成優(yōu)選為45p2o5-20na2o-15cao-12sro-8ag2o；在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述生物玻璃助燒劑粉末具體為含ag、ga和sr生物玻璃燒結助劑，具體組成優(yōu)選為49sio2-36cao-2p2o5-5ga2o3-2ag2o-6sro；在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述生物玻璃助燒劑粉末具體為含ag、cu和zn的生物玻璃燒結助劑，具體組成優(yōu)選為50p2o5-25na2o-15cao-6zno-4cuo-5ago；在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述生物玻璃助燒劑粉末具體為含ga、sr的生物玻璃燒結助劑，具體組成優(yōu)選為48p2o5-22na2o-10cao-5ga2o3-15sro；在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述生物玻璃助燒劑粉末具體為含ga、mg的生物玻璃燒結助劑，具體組成優(yōu)選為47p2o5-23na2o-18cao-5mgo-7ga2o3；在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述生物玻璃助燒劑粉末具體為含ag和b生物玻璃燒結助劑，具體組成優(yōu)選為45sio2-22.5cao-14.5na2o-4p2o5-6b2o3-8ag2o；在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述生物玻璃助燒劑粉末具體為含ga、zn和sr的生物玻璃燒結助劑，具體組成優(yōu)選為50p2o5-23na2o-5ga2o3-12cao-3zno-7sro；在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述生物玻璃助燒劑粉末具體為含ga、zn和sr的生物玻璃燒結助劑，具體組成優(yōu)選為55p2o5-30na2o-7.5cuo-7.5zno。在本發(fā)明中，所述生物玻璃燒結助劑粉末的粒度優(yōu)選為0.1～200μm。
在本發(fā)明中，所述生物玻璃燒結助劑粉末優(yōu)選采用以下方法制得：
將生物玻璃燒結助劑原料加熱，保溫，得到玻璃溶液；
將所述玻璃溶液淬冷，得到玻璃顆粒；
將所述玻璃顆粒烘干和研磨，得到生物玻璃燒結助劑粉末。
在本發(fā)明中，所述生物陶瓷粉末和生物玻璃燒結助劑粉末的質量比優(yōu)選為50～99.9:0.1～50；更優(yōu)選為50～95：5～50。
在本發(fā)明中，所述粘結劑優(yōu)選選自聚乙烯醇、甲基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、微晶纖維素、羥丙基纖維素和明膠中的一種或多種。
在本發(fā)明中，所述粘結劑的質量優(yōu)選占所述生物陶瓷粉末、生物玻璃燒結助劑粉末和粘結劑的總質量的0.01％～60％。
為了使得制備的生物陶瓷人工骨具有多孔結構，優(yōu)選在制備的原料中添加造孔劑；所述造孔劑優(yōu)選選自氯化鈉。
在本發(fā)明中，所述成型的方式優(yōu)選選自模壓成型、冷等靜壓成型、快速成型、擠出成型、鉆孔成型、熱壓鑄成型或注漿成型。
得到復合坯體后，本發(fā)明將所述復合坯體燒結，得到生物陶瓷人工骨。本發(fā)明優(yōu)選在本領域技術人員熟知的燒結爐內進行燒結。所述燒結的溫度優(yōu)選為600～1300℃；所述燒結的時間優(yōu)選為1～300min。
在本發(fā)明中，所述生物陶瓷人工骨可以是致密體結構；也可以具有多孔結構，孔隙率優(yōu)選為35％～65％。
本發(fā)明還提供了一種上述技術方案所述抗菌生物陶瓷人工骨在在骨缺損修復材料制備中的應用。
該生物陶瓷人工骨具有較高的機械強度，良好的生物相容性、生物活性、骨傳導性和抗菌性能；人工骨中的抗菌離子具有釋放速率可控、長期緩釋的特點；可以通過臨床的需求制備不同結構、形狀、力學性能和離子釋放速率的抗感染生物陶瓷人工骨。
為了進一步說明本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明提供的一種抗菌生物陶瓷人工骨及其應用進行詳細地描述，但不能將它們理解為對本發(fā)明保護范圍的限定。
實施例1
以p2o5、na2co3、caco3、srco3、agno3為原料，各物質對應的玻璃氧化物為p2o5、na2o、cao、sro、ag2o，將原料均勻混合，放入爐子中，加熱到1300℃，保溫2小時，得到澄清的玻璃溶液，后將玻璃溶液倒入水中淬冷，收集玻璃顆粒，150℃下烘干，研磨，即得到含ag和sr生物玻璃燒結助劑(成分為45p2o5-20na2o-15cao-12sro-8ag2o)；
將β-磷酸三鈣、生物玻璃燒結助劑與聚乙烯醇粉進行球磨，得到均勻的混合物，然后在80℃下干燥。β-磷酸三鈣、生物玻璃燒結助劑的質量比為80：20。以β-磷酸三鈣、生物玻璃燒結助劑和聚乙烯醇的總質量100％計，聚乙烯醇的質量百分數為2％。
將干燥后的混合物裝入模具中，采用10ma的壓力下進行模壓成型，脫模，然后進行冷等靜壓成型處理，得到復合坯體；將復合坯體放入爐中，在空氣中緩慢升溫至1100℃，保溫90min，自然降溫，得到抗感染生物陶瓷人工骨。
生物陶瓷人工骨的抗壓強度為450mpa，ag離子和sr離子的釋放時間達24個月，細胞毒性為0級。
實施例2
以sio2、caco3、p2o5、ga2o3、agno3、srco3為原料，其中各物質對應的玻璃氧化物為sio2、cao、p2o5、ga2o3、ag2o、sro，將原料均勻混合，放入爐子中，加熱到1400℃，保溫2小時，得到澄清的玻璃溶液，后將玻璃溶液倒入水中淬冷，收集玻璃顆粒，烘干，研磨，即得到含ag、ga和sr生物玻璃燒結助劑(成分為49sio2-36cao-2p2o5-5ga2o3-2ag2o-6sro)；
將硅酸鈣、生物玻璃燒結助劑和甲基纖維素進行球磨，得到均勻的混合物，然后加水調和，得到混合物漿料。硅酸鈣和生物玻璃燒結助劑的質量比為85：15。以硅酸鈣、生物玻璃燒結助劑和甲基纖維素的總質量100％計，甲基纖維素的質量百分數為15％。以硅酸鈣、生物玻璃燒結助劑、甲基纖維素和水的總質量為100％計，水的質量分數為40％。
將混合物漿料裝入擠出成型機的模具中，以12min/min的速率擠出多孔復合坯體，在60℃下干燥12小時。得到的復合坯體的孔徑為600μm，具有一維孔連通的特點。在鉆床上對復合坯體進行鉆孔，使復合坯體實現三維的孔連通，鉆孔的孔徑為300μm，孔間距為1mm。將多孔復合坯體放入爐中，在真空氣中緩慢升溫至600℃，保溫60min，然后快速升溫至1100℃，保溫120min，自然降溫，得到抗感染硅酸鈣生物陶瓷人工骨。
抗感染硅酸鈣生物陶瓷人工骨的抗壓強度為40mpa，孔隙率為50％，ag離子、ga離子和sr離子的釋放時間達18個月，細胞毒性為0級。
實施例3
以p2o5、na2co3、caco3、zno、cuo、agno3為原料，其中各物質對應的玻璃氧化物為p2o5、na2o、cao、zno、cuo、ag2o，將原料均勻混合，放入爐子中，加熱到1200℃，保溫2小時，得到澄清的玻璃溶液，后將玻璃溶液倒入水中淬冷，收集玻璃顆粒，烘干，研磨，即得到含ag、cu和zn的生物玻璃燒結助劑(成分為50p2o5-25na2o-15cao-6zno-4cuo-5ago)；
將羥基磷灰石、β-磷酸三鈣、生物玻璃燒結助劑加入聚乙烯醇縮丁醛溶液中，球磨后得到均勻的混合物漿料。羥基磷灰石、β-磷酸三鈣碳酸鈣和生物玻璃燒結助劑的質量比為35：55：10。聚乙烯縮丁醛的濃度為7％。以羥基磷灰石、β-磷酸三鈣碳酸鈣、生物玻璃燒結助劑和聚乙烯縮丁醛的總質量100％計，聚乙烯醇縮丁醛的質量百分數為1.8％。
將混合物漿料加入快速成型(三維打印)機的漿料腔中，根據設計的三維孔結構的三維模型，打印得到復合坯體；將復合坯體放入燒結爐中，在空氣中緩慢升溫至1150℃保溫180min，自然降溫，得到抗感染羥基磷灰石/β-磷酸三鈣生物陶瓷人工骨。
抗感染羥基磷灰石/β-磷酸三鈣生物陶瓷人工骨的抗壓強度為70mpa孔隙率為40％，ag離子、cu離子和zn離子的釋放時間達24個月，細胞毒性為1級。
實施例4
以p2o5、na2co3、caco3、ga2o3、srco3為原料，其中各物質對應的玻璃氧化物為p2o5、na2o、cao、ga2o3、sro，將原料均勻混合，放入爐子中，加熱到1200℃，保溫1.5小時，得到澄清的玻璃溶液，后將玻璃溶液倒入水中淬冷，收集玻璃顆粒，烘干，研磨，即得到含ga、sr的生物玻璃燒結助劑(成分為48p2o5-22na2o-10cao-5ga2o3-15sro)；
將β-磷酸三鈣、α-磷酸三鈣、生物玻璃燒結助劑(成分為48p2o5-22na2o-10cao-5ga2o3-15sro)和甲基纖維素混合，球磨后得到均勻的混合物，用水調和，得到混合物漿料。β-磷酸三鈣、α-磷酸三鈣和生物玻璃燒結助劑的質量比為50：35：15。以β-磷酸三鈣、α-磷酸三鈣、生物玻璃燒結助劑和甲基纖維素的總質量100％計，甲基纖維素的質量百分數為9％。以β-磷酸三鈣、α-磷酸三鈣、生物玻璃燒結助劑、甲基纖維素和水的總質量為100％計，水的質量分數為37％。
將混合物漿料裝入擠出成型機的模具中，以7.5min/min的速率擠出多孔復合坯體，將坯體在60℃下干燥12小時。將多孔復合坯體放入燒結爐中，在空氣中緩慢升溫至1050℃，保溫90min，自然降溫，得到抗感染β-磷酸三鈣/α-磷酸三鈣生物陶瓷人工骨。
抗感染β-磷酸三鈣/α-磷酸三鈣生物陶瓷人工骨的抗壓強度為65mpa，孔隙率為44％，ga離子和sr離子的釋放時間達18個月，細胞毒性為0級。
實施例5
以p2o5、na2co3、caco3、mgco3、ga2o3為原料，其中各物質對應的玻璃氧化物為p2o5、na2o、cao、mgo、ga2o3，將原料均勻混合，放入爐子中，加熱到1150℃，保溫2小時，得到澄清的玻璃溶液，后將玻璃溶液倒入水中淬冷，收集玻璃顆粒，烘干，研磨，即得到含ga、mg的生物玻璃燒結助劑(成分為47p2o5-23na2o-18cao-5mgo-7ga2o3)。
將羥基磷灰石、碳酸鈣、生物玻璃燒結助劑、氯化鈉造孔劑和聚乙烯醇混合，球磨后得到均勻的混合物。羥基磷灰石、碳酸鈣和生物玻璃燒結助劑的質量比為30：25：45。以羥基磷灰石、碳酸鈣、生物玻璃燒結助劑、氯化鈉造孔劑和聚乙烯醇總質量100％計，氯化鈉造孔劑的質量百分數為40％，聚乙烯醇的質量分數為2％。
將球磨后的混合物裝入模具中，采用10ma的壓力下進行模壓成型，脫模，進行冷等靜壓成型處理，得到復合坯體；將復合坯體放入燒結爐中，在空氣中緩慢升溫至700℃，保溫20min，自然降溫。將材料浸泡于去離子水中出去氯化鈉造孔劑，在60℃下干燥24小時，得到抗感染羥基磷灰石/碳酸鈣生物陶瓷人工骨。
抗感染羥基磷灰石/碳酸鈣生物陶瓷人工骨的抗壓強度為1.5mpa，孔隙率為65％，ga離子和cu離子的釋放時間達15個月，細胞毒性為0級。
實施例6
以sio2、caco3、na2co3、p2o5、b2o3、agno3為原料，其中各物質對應的玻璃氧化物為sio2、cao、na2o、p2o5、b2o3、ag2o，將原料均勻混合，放入爐子中，加熱到1400℃，保溫2小時，得到澄清的玻璃溶液，后將玻璃溶液倒入水中淬冷，收集玻璃顆粒，烘干，研磨，即得到含ag和b生物玻璃燒結助劑(成分為45sio2-22.5cao-14.5na2o-4p2o5-6b2o3-8ag2o)。
將鎂黃長石、硅酸鈣、生物玻璃燒結助劑與微晶纖維素混合，球磨后得到均勻的混合物，然后用0.3％甲基纖維素溶液調和。將混合泥團物裝入擠出滾圓機中，獲得微球復合物。鎂黃長石、硅酸鈣和生物玻璃燒結助劑的質量比為35：35：30。以鎂黃長石、硅酸鈣、生物玻璃燒結助劑和微晶纖維素的總質量100％計，微晶纖維素的質量百分數為50％。以鎂黃長石、硅酸鈣、生物玻璃燒結助劑、微晶纖維素和甲基纖維素溶液的總質量100％計，甲基纖維素溶液的質量分數為45％。
將微球復合物裝入內徑為9mm的氧化鋁模具中，填充至模具1/2高度處，然后在模具內的微球上方放置質量為8g，直徑為8.5mm的氧化鋁棒。將裝有復合微球的模具放入燒結爐中，在空氣中慢升溫至1150℃保溫110min，自然降溫，得到抗感染鎂黃長石/硅酸鈣生物陶瓷人工骨。
鎂黃長石/硅酸鈣生物陶瓷人工骨的抗壓強度為15mpa，孔隙率為40％，ag離子和b離子的釋放時間達20個月，細胞毒性為1級。
實施例7
以p2o5、na2co3、ga2o3、caco3、zno、srco3為原料，其中各物質對應的玻璃氧化物為p2o5、na2o、ga2o3、cao、zno、sro，將原料均勻混合，放入爐子中，加熱到1150℃，保溫2小時，得到澄清的玻璃溶液，后將玻璃溶液倒入水中淬冷，收集玻璃顆粒，烘干，研磨，即得到含ga、zn和sr的生物玻璃燒結助劑(成分為50p2o5-23na2o-5ga2o3-12cao-3zno-7sro)。
將β-磷酸三鈣、硅酸鎂、生物玻璃燒結助劑(成分為50p2o5-23na2o-5ga2o3-12cao-3zno-7sro)分散于羥丙基纖維素溶液中，球磨后得到均勻的混合漿料。β-磷酸三鈣、硅酸鎂、生物玻璃燒結助劑的質量比為50：20：30。羥丙基纖維素的濃度為6％。以β-磷酸三鈣、硅酸鎂、生物玻璃燒結助劑和羥丙基纖維素的總質量100％計，羥丙基纖維素的質量百分數為4％。
將混合漿料裝入快速成型(三維打印)機的漿料腔中，根據設計的三維孔結構的三維模型，打印得到復合坯體；將復合支架坯體放入燒結爐中，在空氣中緩慢升溫至1100℃保溫150min，自然降溫，得到抗感染β-磷酸三鈣/硅酸鈣生物陶瓷人工骨。
抗感染β-磷酸三鈣/硅酸鈣生物陶瓷人工骨的抗壓強度為80mpa，孔隙率為35％，ag離子和b離子的釋放時間達12個月，細胞毒性為0級。
實施例8
以p2o5、na2co3、cuo、zno為原料，其中各物質對應的玻璃氧化物為p2o5、na2o、cuo、zno，將原料均勻混合，放入爐子中，加熱到1100℃，保溫2小時，得到澄清的玻璃溶液，后將玻璃溶液倒入水中淬冷，收集玻璃顆粒，烘干，研磨，即得到含cu和zn的生物玻璃燒結助劑(成分為55p2o5-30na2o-7.5cuo-7.5zno)。
將β-磷酸三鈣、碳酸鈣、生物玻璃燒結助劑(成分為55p2o5-30na2o-7.5cuo-7.5zno)分散于明膠溶液中，得到均勻的混合漿料。β-磷酸三鈣、硅酸鎂、生物玻璃燒結助劑的質量比為35：15：50。明膠溶液的濃度為8％，以β-磷酸三鈣、碳酸鈣、生物玻璃燒結助劑和明膠的總質量100％計，明膠的質量分數為16％。將混合漿料裝入針頭內徑為1.2mm的注射器中，然后將漿料滴加到液氮中，得到冷凍的復合微球；用無水乙醇將冷凍微球脫水，然后在空氣中自然干燥，得到復合微球。
將復合微球裝入內徑為10mm的氧化鋁模具中，填充至模具3/4高度處，然后在模具內的微球上方放置質量為12g、直徑為9.5mm的氧化鋁棒。將裝有復合微球和氧化鋁棒的模具放入燒結爐中，在空氣中慢升溫至700℃保溫300min，自然降溫，得到抗感染β-磷酸三鈣/碳酸鈣生物陶瓷人工骨。
抗感染β-磷酸三鈣/碳酸鈣的抗壓強度為6mpa，孔隙率為42％，cu離子和zn離子的釋放時間達10個月，細胞毒性為0級。
由以上實施例可知，本發(fā)明提供了一種抗感染生物陶瓷人工骨，由以下方法制得：將生物陶瓷粉末、生物玻璃燒結助劑粉末和粘結劑混合，將得到的混合物成型，得到復合坯體；所述生物玻璃助燒劑粉末選自硅酸鹽玻璃和/或磷酸鹽玻璃；所述生物玻璃助燒劑粉末中摻雜抗菌離子和促成骨血管化離子；所述抗菌離子選自銀、鎵、銅和鋅中的一種或多種；所述促成骨血管化離子選自鎂、鍶、鐵、硼、鈷和鋰中的一種或多種；含所述抗菌離子的氧化物和含所述促成骨血管化離子的氧化物的總物質的量占所述生物玻璃助燒劑粉末的物質的量0.1～60％；所述抗菌離子和促成骨血管化離子的摩爾比為0.05～20:1；將所述復合坯體燒結，得到生物陶瓷人工骨。本發(fā)明通過引入生物玻璃燒結助劑粉末，使生物陶瓷人工骨的強度高；通過調節(jié)生物玻璃燒結助劑粉末中摻雜抗菌離子和促成骨血管化離子的摻雜量，調控抗菌離子的釋放速率，進而控制釋放時間；抗菌離子與促成骨血管化離子協(xié)同能夠降低對細胞的毒性。實驗結果表明：該生物陶瓷人工骨的抗菌離子釋放時間達到12個月以上，細胞毒性在1級或以下；所述抗感染生物陶瓷人工骨為致密體時其抗壓強度為50～800mpa，為多孔結構時其抗壓強度為0.2～200mpa。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。