牙科骨填補物的制備方法及其成品與流程
1.本發(fā)明關(guān)于一種牙科骨填補物的制備方法及其成品，特別是有關(guān)羥基磷灰石以及β-三鈣磷酸鹽作為牙科骨填補物的制備方法以及其成品。
背景技術(shù)：
2.牙齒是人體咀嚼進(jìn)食以及說話發(fā)聲不可或缺的重要器官之一，然而，在人體活動或咀嚼的過程中，都會伴隨著牙齒的磨耗以及損害。隨著人體的老化，人體自我修復(fù)的機制也逐漸下降，使得牙齒的損耗更加嚴(yán)重。
3.因此，尋可植入的適當(dāng)生醫(yī)材料替代物，以幫助牙齒的再生以及提供原本的支持功能，一直是受到相當(dāng)重視的研究課題。
4.近年來，磷酸鈣鹽類化合物作為可植入的適當(dāng)生醫(yī)材料已有相當(dāng)多的研究成果以及相關(guān)的應(yīng)用。由于磷酸鈣鹽類化合物的化學(xué)組成成分與人體的骨骼相近似，因此在人體中具有良好的生物兼容性(biocampatibility)以及無生物毒性(free of biotoxicity)等優(yōu)點，而有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
5.其中，羥基磷灰石(hydroxyapatite,hap)以及β-三鈣磷酸鹽(β-tricalcium phosphate,β-tcp)具有相當(dāng)良好的生物兼容性以及骨傳導(dǎo)性(osteoconduction)，能提供支持功能以利牙齒再生，非常適合作為植入牙齒中的生醫(yī)材料。羥基磷灰石以及β-三鈣磷酸鹽于骨整合發(fā)生時扮演不同的角，羥基磷灰石的強度較強、穩(wěn)定性高，因此在填入后不易流失而能引導(dǎo)骨細(xì)胞生長，但最終羥基磷灰石無法被人體代謝掉，且其強度稍弱于人骨；而β-三鈣磷酸鹽則能夠完全被人體代謝，故能于填入處完全形成自體骨，但β-三鈣磷酸鹽的代謝速率卻比自體骨生長速度還要快，因此，羥基磷灰石以及β-三鈣磷酸鹽各自發(fā)揮不同的功能，相輔相成以達(dá)到提供骨組織生長架構(gòu)與引導(dǎo)新生骨組織生長的目的。
6.現(xiàn)今利用人工合成含有羥基磷灰石以及β-三鈣磷酸鹽組成物的主要方法為化學(xué)共沉淀法，其優(yōu)點在于設(shè)備便宜、制成的產(chǎn)物結(jié)晶性佳等。然而，以化學(xué)共沉淀法制備的過程中有復(fù)雜的相變化，難以控制最終羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的比例，無法根據(jù)不同的比例需求適時的調(diào)整。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
7.有鑒于現(xiàn)有方法存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種能盡可能地控制所制得的牙科骨填補物所含羥基磷灰石以及β-三鈣磷酸鹽的晶相比例的制備方法，使羥基磷灰石以及β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例近似于推估值。
8.為達(dá)成前述目的，本發(fā)明提供一種牙科骨填補物的制備方法，包括以下步驟：步驟(a)：制備磷酸氫二銨水溶液以及碳酸鈣水溶液，該磷酸氫二銨水溶液的酸堿值介于7.8至8.2，該碳酸鈣水溶液的酸堿值介于9.5至10.2；步驟(b)：混合該磷酸氫二銨水溶液以及碳酸鈣水溶液，得到混合溶液；步驟(c)：將該混合溶液置入壓力釜內(nèi)進(jìn)行多階段水熱反應(yīng)，并獲得初產(chǎn)物，多階段水熱反應(yīng)的溫度為90℃至305℃，所述多階段水熱反應(yīng)依序包含第一階
段水熱反應(yīng)、第二階段水熱反應(yīng)、第三階段水熱反應(yīng)及第四階段水熱反應(yīng)，第一、第二、第三、第四階段水熱反應(yīng)的溫度依序遞增；以及步驟(d)：冷卻、清洗及干燥該初產(chǎn)物獲得該牙科骨填補物，其中，該牙科骨填補物包含羥基磷灰石粉末以及β-三鈣磷酸鹽粉末。
9.本發(fā)明藉由控制多階段水熱反應(yīng)的技術(shù)手段，能有效控制所制得的牙科骨填補物中羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例。具體而言，依據(jù)初始加入的鈣與磷的摩爾比，可預(yù)先推估出產(chǎn)物中羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例(舉例而言，若反應(yīng)初始加入的鈣與磷的摩爾比為2:1，則可推估出產(chǎn)物中羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例為1.7:1)，而通過本案的多階段水熱反應(yīng)制備方法，即可較準(zhǔn)確地控制產(chǎn)物中羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例近似于推估值，如此一來，即可根據(jù)不同的需求，調(diào)整初始加入原料的鈣磷摩爾比，較精準(zhǔn)地如期獲得含有特定晶相比例的羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽的牙科骨填補物。
10.此外，利用前述技術(shù)手段更可有利于提升所制得的牙科骨填補物的純度及粉末均勻性。據(jù)此，本發(fā)明的制備方法不僅能簡化以往工藝需控制眾多反應(yīng)條件(如溫度、酸堿值、過飽和度、雜質(zhì)的種類與量以及攪拌速度等)的復(fù)雜度，更可抑制或減緩產(chǎn)物中的粉末發(fā)生聚集、不均勻以及純度較低等缺點。
11.較佳的，第一階段水熱反應(yīng)的溫度為90℃至100℃，第二階段水熱反應(yīng)的溫度為140℃至150℃，第三階段水熱反應(yīng)的溫度為220℃至230℃，第四階段水熱反應(yīng)的溫度為295℃至305℃。更佳的，第一階段水熱反應(yīng)的溫度為95℃；該第二階段水熱反應(yīng)的溫度為145℃；該第三階段水熱反應(yīng)的溫度為225℃；該第四階段水熱反應(yīng)的溫度為300℃。
12.較佳的，該第一、第二、第三、第四階段水熱反應(yīng)分別以持溫方式進(jìn)行，第一階段水熱反應(yīng)的持溫時間為3小時至5小時，第二階段水熱反應(yīng)的持溫時間為5小時至8小時，第三階段水熱反應(yīng)的持溫時間為8小時至12小時，第四階段水熱反應(yīng)的持溫時間為12小時至15小時。更佳的，該第一階段水熱反應(yīng)的持溫時間為5小時；該第二階段水熱反應(yīng)的持溫時間為8小時；該第三階段水熱反應(yīng)的持溫時間為12小時；該第四階段水熱反應(yīng)的持溫時間為15小時。
13.較佳的，該多階段水熱反應(yīng)的壓力介于0.3gpa至0.5gpa。
14.較佳的，在該步驟(b)中，碳酸鈣水溶液所含的鈣相對于磷酸氫二銨水溶液所含的磷的摩爾比為5:3至6:3。
15.較佳的，在該步驟(b)中，混合溶液的酸堿值介于9至10。
16.較佳的，該多階段水熱反應(yīng)的升溫速率為每分鐘1℃至1.5℃。
17.較佳的，在該步驟(d)中，該干燥溫度介于100℃至110℃。
18.本發(fā)明另提供一種牙科骨填補物，其包含相互堆疊的羥基磷灰石粉末以及β-三鈣磷酸鹽粉末，該羥基磷灰石粉末與β-三鈣磷酸鹽粉末共同堆疊并且形成有空洞分布于羥基磷灰石粉末以及β-三鈣磷酸鹽粉末之間。
19.較佳的，該羥基磷灰石粉末與β-三鈣磷酸鹽粉末以六方最密堆積(hexagonal closed packing，hcp)的方式共同堆疊形成該牙科骨填補物，且該牙科骨填補物為圓柱狀或圓球狀。
20.較佳的，該牙科骨填補物為圓柱狀，且直徑大于或等于2毫米(mm)且小于或等于5毫米、長度大于或等于5毫米且小于或等于10毫米。
21.較佳的，該牙科骨填補物為圓球狀，且直徑大于或等于2毫米且小于或等于5毫米
22.在說明書中，由“小數(shù)值至大數(shù)值”表示的范圍，如果沒有特別指明，則表示其范圍為大于或等于該小數(shù)值至小于或等于該大數(shù)值。例如：90℃至305℃，即表示其范圍為“大于或等于90℃至小于或等于305℃”。
23.依據(jù)本發(fā)明，通過多階段水熱反應(yīng)的技術(shù)手段，既能有效控制羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例，并同時提升牙科骨填補物的純度、均勻性，使其更適合植入體內(nèi)作為牙科骨填補材料使用。
附圖說明
24.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
25.圖1為本發(fā)明的牙科骨填補物制法的流程。
26.圖2為本發(fā)明實施例1中圓柱狀牙科骨填補物的示意圖。
27.圖3為本發(fā)明實施例2中圓球狀牙科骨填補物的示意圖。
28.主要附圖標(biāo)號說明：
29.圖2中：
30.1、圓柱狀牙科骨填補物；
31.11、羥基磷灰石；
32.12、β-三鈣磷酸鹽；
33.13、空洞；
34.圖3中：
35.2、圓球狀牙科骨填補物；
36.21、羥基磷灰石；
37.22、β-三鈣磷酸鹽；
38.23、空洞。
具體實施方式
39.為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)結(jié)合以下具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。
40.實施例1
41.請參閱圖1所示，實施例1的牙科骨填補物的制作方法是按照s1至s4所述的流程即可完成，獲得該牙科骨填補物。
42.依照鈣相對于磷的摩爾比例為2:1的比例，取0.84g(8.4mmol)的碳酸鈣粉末以及0.55g(4.2mmol)的磷酸氫二銨粉末，分別以5ml的去離子水配置成碳酸鈣水溶液以及磷酸氫二銨水溶液，再以醋酸或氨水調(diào)整該二者溶液的酸堿值分別至8.0以及9.8備用。
43.隨后，將碳酸鈣水溶液緩慢加入磷酸氫二銨水溶液中，并以磁石攪拌均勻該混合
溶液。在該混合溶液中加入去離子水以調(diào)整溶液體積至42ml。
44.隨后，依照填充率為70％，將該混合溶液置入壓力釜內(nèi)以進(jìn)行多階段水熱處理。具體而言，以每分鐘升溫1℃的速率升溫至95℃，并持續(xù)進(jìn)行第一階段水熱反應(yīng)5小時；接著，再將壓力釜的溫度提升至145℃并持續(xù)進(jìn)行第二階段水熱反應(yīng)8小時；隨后，將壓力釜的溫度提升至225℃，持續(xù)進(jìn)行第三階段反應(yīng)長達(dá)12小時；最后，將壓力釜的溫度提升至300℃并持續(xù)進(jìn)行第四階段水熱反應(yīng)15小時，即完成多階段水熱反應(yīng)，得到初產(chǎn)物。
45.最后，將壓力釜的溫度冷卻至室溫，以去離子水清洗該初產(chǎn)物，并以孔徑0.5mm-1.0mm的濾網(wǎng)進(jìn)行過濾，最后在100℃條件下干燥2小時，再通過壓實的步驟，即獲得含有羥基磷灰石粉末以及β-三鈣磷酸鹽粉末的圓柱狀牙科骨填補物。再將該牙科骨填補物送予超微量工業(yè)安全實驗室以topas半定量分析法進(jìn)行分析，得到該羥基磷灰石粉末相對于β-三鈣磷酸鹽粉末的晶相比例為1.68:1，且所制得的牙科骨填補物具有高純度、均勻性良好等優(yōu)點。
46.如圖2所示，通過壓實的步驟所制成的牙科骨填補物為圓柱狀結(jié)構(gòu)，其直徑為2mm至5mm，長度為5mm至10mm，且所述圓柱狀牙科骨填補物1同時包含羥基磷灰石11以及β-三鈣磷酸鹽12，該二者呈隨機分布堆疊，且具有空洞13分布在相互堆疊的羥基磷灰石11以及β-三鈣磷酸鹽12之間。
47.實施例2
48.實施例2的步驟大致上與實施例1相同，不同之處在于，所述的牙科骨填補物是通過壓實的步驟將其壓制為圓球狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)果如圖3所示。該圓球狀牙科骨填補物2的直徑為2mm至5mm，且所述圓球狀牙科骨填補物2同時包含羥基磷灰石21以及β-三鈣磷酸鹽22，該二者呈隨機分布堆疊，且具有空洞23分布在相互堆疊的羥基磷灰石21以及β-三鈣磷酸鹽22之間。
49.比較例
50.比較例的步驟與實施例1大致上相同，不同之處在于水熱反應(yīng)并非以分階段的方式進(jìn)行。本比較例是將碳酸鈣水溶液與磷酸氫二銨水溶液所形成的混合溶液置入壓力釜內(nèi)后，以每分鐘升溫1℃的速率升溫至300℃并持續(xù)進(jìn)行水熱反應(yīng)40小時，最后獲得含有羥基磷灰石粉末以及β-三鈣磷酸鹽粉末的牙科骨填補物，其中，該羥基磷灰石粉末相對于β-三鈣磷酸鹽粉末的晶相比例為2.39:1。
51.若反應(yīng)初始加入的鈣與磷的摩爾比為2:1，依所屬技術(shù)領(lǐng)域的通常知識可預(yù)估牙科骨填補物中羥基磷灰石粉末相對于β-三鈣磷酸鹽粉末的晶相比例應(yīng)為1.7:1。對比實施例1和比較例的制法及其結(jié)果，實施例1和比較例的牙科骨填補物中羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例分別為1.68:1以及2.39:1，由此可知，通過實施例1中所述的多階段水熱反應(yīng)法(即，控制水熱反應(yīng)于特定溫度并持溫特定時間)獲得的產(chǎn)物中，羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例(1.68:1)與推估值相當(dāng)接近(1.7:1)；反之，比較例以單階段水熱反應(yīng)所得的產(chǎn)物中，羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例(2.39:1)則與推估值相差甚遠(yuǎn)。據(jù)此，通過本發(fā)明的多階段水熱反應(yīng)制備方法確實能夠較精確地控制產(chǎn)物中羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例，如期獲得羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例近似于推估值的牙科骨填補物。
52.綜合上述，本發(fā)明的牙科骨填補物的制備方法是藉由多個階段的水熱反應(yīng)，分別
在特定的溫度下持溫反應(yīng)特定的時間，即能控制最終產(chǎn)物中所含羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例近似于推估值，而能更符合市場上多變的需求；此外，該產(chǎn)物同時具有高純度、均勻性良好等優(yōu)點，而更適用于作為牙科骨填補物植入人體內(nèi)，進(jìn)而提升其在產(chǎn)業(yè)上的價值以及應(yīng)用范圍。
53.以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施例，不能以其限定發(fā)明實施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本發(fā)明中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)發(fā)明之間、技術(shù)發(fā)明與技術(shù)發(fā)明之間均可以自由組合使用。
技術(shù)特征：
1.一種牙科骨填補物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟(a)：制備磷酸氫二銨水溶液以及碳酸鈣水溶液，所述磷酸氫二銨水溶液的酸堿值介于7.8至8.2，所述碳酸鈣水溶液的酸堿值介于9.5至10.2；步驟(b)：混合所述磷酸氫二銨水溶液以及碳酸鈣水溶液，得到混合溶液；步驟(c)：將所述混合溶液置入壓力釜內(nèi)進(jìn)行多階段水熱反應(yīng)，并獲得初產(chǎn)物，多階段水熱反應(yīng)的溫度為90℃至305℃，所述多階段水熱反應(yīng)依序包含第一階段水熱反應(yīng)、第二階段水熱反應(yīng)、第三階段水熱反應(yīng)及第四階段水熱反應(yīng)，第一、第二、第三、第四階段水熱反應(yīng)的溫度依序遞增；以及步驟(d)：冷卻、清洗及干燥所述初產(chǎn)物，以獲得所述牙科骨填補物，其中，所述牙科骨填補物包含羥基磷灰石以及β-三鈣磷酸鹽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，第一階段水熱反應(yīng)的溫度為90℃至100℃，第二階段水熱反應(yīng)的溫度為140℃至150℃，第三階段水熱反應(yīng)的溫度為220℃至230℃，第四階段水熱反應(yīng)的溫度為295℃至305℃。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，第一階段水熱反應(yīng)的溫度為95℃，第二階段水熱反應(yīng)的溫度為145℃，第三階段水熱反應(yīng)的溫度為225℃，第四階段水熱反應(yīng)的溫度為300℃。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，第一、第二、第三、第四階段水熱反應(yīng)分別以持溫方式進(jìn)行，第一階段水熱反應(yīng)的持溫時間為3小時至5小時，第二階段水熱反應(yīng)的持溫時間為5小時至8小時，第三階段水熱反應(yīng)的持溫時間為8小時至12小時，第四階段水熱反應(yīng)的持溫時間為12小時至15小時。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，第一階段水熱反應(yīng)的持溫時間為5小時，該第二階段水熱反應(yīng)的持溫時間為8小時，第三階段水熱反應(yīng)的持溫時間為12小時，第四階段水熱反應(yīng)的持溫時間為15小時。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的制備方法，其特征在于，多階段水熱反應(yīng)的壓力為0.3gpa至0.5gpa。7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(b)中的碳酸鈣水溶液所含的鈣相對于磷酸氫二銨水溶液所含的磷的摩爾比為5:3至6:3。8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(b)中混合溶液的酸堿值為9至10。9.一種牙科骨填補物，其特征在于，包含相互堆疊的羥基磷灰石粉末以及β-三鈣磷酸鹽粉末，所述羥基磷灰石粉末與β-三鈣磷酸鹽粉末共同堆疊并且形成有空洞分布于羥基磷灰石粉末以及β-三鈣磷酸鹽粉末之間。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的牙科骨填補物，其特征在于，所述羥基磷灰石粉末與β-三鈣磷酸鹽粉末以六方最密堆積的方式共同堆疊形成所述牙科骨填補物，且所述牙科骨填補物為圓柱狀或圓球狀。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種牙科骨填補物的制備方法及其成品，包括以下步驟：步驟(a)：制備磷酸氫二銨水溶液以及碳酸鈣水溶液；步驟(b)：混合該磷酸氫二銨水溶液以及碳酸鈣水溶液，得到混合溶液；步驟(c)：將該混合溶液置入壓力釜內(nèi)進(jìn)行依序升溫的多階段水熱反應(yīng)，并獲得初產(chǎn)物，多階段水熱反應(yīng)的溫度為90℃至305℃；以及步驟(d)：冷卻、清洗及干燥該初產(chǎn)物獲得該牙科骨填補物。藉由多階段水熱反應(yīng)的技術(shù)手段，本發(fā)明能控制所制得的牙科骨填補物所含羥基磷灰石與β-三鈣磷酸鹽之間的晶相比例，因而更能符合實務(wù)上多變的需求。符合實務(wù)上多變的需求。符合實務(wù)上多變的需求。
