牙科骨填补物的制备方法及其成品与流程
1.本发明关于一种牙科骨填补物的制备方法及其成品，特别是有关羟基磷灰石以及β-三钙磷酸盐作为牙科骨填补物的制备方法以及其成品。
背景技术：
2.牙齿是人体咀嚼进食以及说话发声不可或缺的重要器官之一，然而，在人体活动或咀嚼的过程中，都会伴随着牙齿的磨耗以及损害。随着人体的老化，人体自我修复的机制也逐渐下降，使得牙齿的损耗更加严重。
3.因此，寻可植入的适当生医材料替代物，以帮助牙齿的再生以及提供原本的支持功能，一直是受到相当重视的研究课题。
4.近年来，磷酸钙盐类化合物作为可植入的适当生医材料已有相当多的研究成果以及相关的应用。由于磷酸钙盐类化合物的化学组成成分与人体的骨骼相近似，因此在人体中具有良好的生物兼容性(biocampatibility)以及无生物毒性(free of biotoxicity)等优点，而有相当广泛的应用。
5.其中，羟基磷灰石(hydroxyapatite,hap)以及β-三钙磷酸盐(β-tricalcium phosphate,β-tcp)具有相当良好的生物兼容性以及骨传导性(osteoconduction)，能提供支持功能以利牙齿再生，非常适合作为植入牙齿中的生医材料。羟基磷灰石以及β-三钙磷酸盐于骨整合发生时扮演不同的角，羟基磷灰石的强度较强、稳定性高，因此在填入后不易流失而能引导骨细胞生长，但最终羟基磷灰石无法被人体代谢掉，且其强度稍弱于人骨；而β-三钙磷酸盐则能够完全被人体代谢，故能于填入处完全形成自体骨，但β-三钙磷酸盐的代谢速率却比自体骨生长速度还要快，因此，羟基磷灰石以及β-三钙磷酸盐各自发挥不同的功能，相辅相成以达到提供骨组织生长架构与引导新生骨组织生长的目的。
6.现今利用人工合成含有羟基磷灰石以及β-三钙磷酸盐组成物的主要方法为化学共沉淀法，其优点在于设备便宜、制成的产物结晶性佳等。然而，以化学共沉淀法制备的过程中有复杂的相变化，难以控制最终羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的比例，无法根据不同的比例需求适时的调整。
技术实现要素：
7.有鉴于现有方法存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种能尽可能地控制所制得的牙科骨填补物所含羟基磷灰石以及β-三钙磷酸盐的晶相比例的制备方法，使羟基磷灰石以及β-三钙磷酸盐之间的晶相比例近似于推估值。
8.为达成前述目的，本发明提供一种牙科骨填补物的制备方法，包括以下步骤：步骤(a)：制备磷酸氢二铵水溶液以及碳酸钙水溶液，该磷酸氢二铵水溶液的酸碱值介于7.8至8.2，该碳酸钙水溶液的酸碱值介于9.5至10.2；步骤(b)：混合该磷酸氢二铵水溶液以及碳酸钙水溶液，得到混合溶液；步骤(c)：将该混合溶液置入压力釜内进行多阶段水热反应，并获得初产物，多阶段水热反应的温度为90℃至305℃，所述多阶段水热反应依序包含第一阶
段水热反应、第二阶段水热反应、第三阶段水热反应及第四阶段水热反应，第一、第二、第三、第四阶段水热反应的温度依序递增；以及步骤(d)：冷却、清洗及干燥该初产物获得该牙科骨填补物，其中，该牙科骨填补物包含羟基磷灰石粉末以及β-三钙磷酸盐粉末。
9.本发明藉由控制多阶段水热反应的技术手段，能有效控制所制得的牙科骨填补物中羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例。具体而言，依据初始加入的钙与磷的摩尔比，可预先推估出产物中羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例(举例而言，若反应初始加入的钙与磷的摩尔比为2:1，则可推估出产物中羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例为1.7:1)，而通过本案的多阶段水热反应制备方法，即可较准确地控制产物中羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例近似于推估值，如此一来，即可根据不同的需求，调整初始加入原料的钙磷摩尔比，较精准地如期获得含有特定晶相比例的羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐的牙科骨填补物。
10.此外，利用前述技术手段更可有利于提升所制得的牙科骨填补物的纯度及粉末均匀性。据此，本发明的制备方法不仅能简化以往工艺需控制众多反应条件(如温度、酸碱值、过饱和度、杂质的种类与量以及搅拌速度等)的复杂度，更可抑制或减缓产物中的粉末发生聚集、不均匀以及纯度较低等缺点。
11.较佳的，第一阶段水热反应的温度为90℃至100℃，第二阶段水热反应的温度为140℃至150℃，第三阶段水热反应的温度为220℃至230℃，第四阶段水热反应的温度为295℃至305℃。更佳的，第一阶段水热反应的温度为95℃；该第二阶段水热反应的温度为145℃；该第三阶段水热反应的温度为225℃；该第四阶段水热反应的温度为300℃。
12.较佳的，该第一、第二、第三、第四阶段水热反应分别以持温方式进行，第一阶段水热反应的持温时间为3小时至5小时，第二阶段水热反应的持温时间为5小时至8小时，第三阶段水热反应的持温时间为8小时至12小时，第四阶段水热反应的持温时间为12小时至15小时。更佳的，该第一阶段水热反应的持温时间为5小时；该第二阶段水热反应的持温时间为8小时；该第三阶段水热反应的持温时间为12小时；该第四阶段水热反应的持温时间为15小时。
13.较佳的，该多阶段水热反应的压力介于0.3gpa至0.5gpa。
14.较佳的，在该步骤(b)中，碳酸钙水溶液所含的钙相对于磷酸氢二铵水溶液所含的磷的摩尔比为5:3至6:3。
15.较佳的，在该步骤(b)中，混合溶液的酸碱值介于9至10。
16.较佳的，该多阶段水热反应的升温速率为每分钟1℃至1.5℃。
17.较佳的，在该步骤(d)中，该干燥温度介于100℃至110℃。
18.本发明另提供一种牙科骨填补物，其包含相互堆叠的羟基磷灰石粉末以及β-三钙磷酸盐粉末，该羟基磷灰石粉末与β-三钙磷酸盐粉末共同堆叠并且形成有空洞分布于羟基磷灰石粉末以及β-三钙磷酸盐粉末之间。
19.较佳的，该羟基磷灰石粉末与β-三钙磷酸盐粉末以六方最密堆积(hexagonal closed packing，hcp)的方式共同堆叠形成该牙科骨填补物，且该牙科骨填补物为圆柱状或圆球状。
20.较佳的，该牙科骨填补物为圆柱状，且直径大于或等于2毫米(mm)且小于或等于5毫米、长度大于或等于5毫米且小于或等于10毫米。
21.较佳的，该牙科骨填补物为圆球状，且直径大于或等于2毫米且小于或等于5毫米
22.在说明书中，由“小数值至大数值”表示的范围，如果没有特别指明，则表示其范围为大于或等于该小数值至小于或等于该大数值。例如：90℃至305℃，即表示其范围为“大于或等于90℃至小于或等于305℃”。
23.依据本发明，通过多阶段水热反应的技术手段，既能有效控制羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例，并同时提升牙科骨填补物的纯度、均匀性，使其更适合植入体内作为牙科骨填补材料使用。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明的牙科骨填补物制法的流程。
26.图2为本发明实施例1中圆柱状牙科骨填补物的示意图。
27.图3为本发明实施例2中圆球状牙科骨填补物的示意图。
28.主要附图标号说明：
29.图2中：
30.1、圆柱状牙科骨填补物；
31.11、羟基磷灰石；
32.12、β-三钙磷酸盐；
33.13、空洞；
34.图3中：
35.2、圆球状牙科骨填补物；
36.21、羟基磷灰石；
37.22、β-三钙磷酸盐；
38.23、空洞。
具体实施方式
39.为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
40.实施例1
41.请参阅图1所示，实施例1的牙科骨填补物的制作方法是按照s1至s4所述的流程即可完成，获得该牙科骨填补物。
42.依照钙相对于磷的摩尔比例为2:1的比例，取0.84g(8.4mmol)的碳酸钙粉末以及0.55g(4.2mmol)的磷酸氢二铵粉末，分别以5ml的去离子水配置成碳酸钙水溶液以及磷酸氢二铵水溶液，再以醋酸或氨水调整该二者溶液的酸碱值分别至8.0以及9.8备用。
43.随后，将碳酸钙水溶液缓慢加入磷酸氢二铵水溶液中，并以磁石搅拌均匀该混合
溶液。在该混合溶液中加入去离子水以调整溶液体积至42ml。
44.随后，依照填充率为70％，将该混合溶液置入压力釜内以进行多阶段水热处理。具体而言，以每分钟升温1℃的速率升温至95℃，并持续进行第一阶段水热反应5小时；接着，再将压力釜的温度提升至145℃并持续进行第二阶段水热反应8小时；随后，将压力釜的温度提升至225℃，持续进行第三阶段反应长达12小时；最后，将压力釜的温度提升至300℃并持续进行第四阶段水热反应15小时，即完成多阶段水热反应，得到初产物。
45.最后，将压力釜的温度冷却至室温，以去离子水清洗该初产物，并以孔径0.5mm-1.0mm的滤网进行过滤，最后在100℃条件下干燥2小时，再通过压实的步骤，即获得含有羟基磷灰石粉末以及β-三钙磷酸盐粉末的圆柱状牙科骨填补物。再将该牙科骨填补物送予超微量工业安全实验室以topas半定量分析法进行分析，得到该羟基磷灰石粉末相对于β-三钙磷酸盐粉末的晶相比例为1.68:1，且所制得的牙科骨填补物具有高纯度、均匀性良好等优点。
46.如图2所示，通过压实的步骤所制成的牙科骨填补物为圆柱状结构，其直径为2mm至5mm，长度为5mm至10mm，且所述圆柱状牙科骨填补物1同时包含羟基磷灰石11以及β-三钙磷酸盐12，该二者呈随机分布堆叠，且具有空洞13分布在相互堆叠的羟基磷灰石11以及β-三钙磷酸盐12之间。
47.实施例2
48.实施例2的步骤大致上与实施例1相同，不同之处在于，所述的牙科骨填补物是通过压实的步骤将其压制为圆球状结构，其结果如图3所示。该圆球状牙科骨填补物2的直径为2mm至5mm，且所述圆球状牙科骨填补物2同时包含羟基磷灰石21以及β-三钙磷酸盐22，该二者呈随机分布堆叠，且具有空洞23分布在相互堆叠的羟基磷灰石21以及β-三钙磷酸盐22之间。
49.比较例
50.比较例的步骤与实施例1大致上相同，不同之处在于水热反应并非以分阶段的方式进行。本比较例是将碳酸钙水溶液与磷酸氢二铵水溶液所形成的混合溶液置入压力釜内后，以每分钟升温1℃的速率升温至300℃并持续进行水热反应40小时，最后获得含有羟基磷灰石粉末以及β-三钙磷酸盐粉末的牙科骨填补物，其中，该羟基磷灰石粉末相对于β-三钙磷酸盐粉末的晶相比例为2.39:1。
51.若反应初始加入的钙与磷的摩尔比为2:1，依所属技术领域的通常知识可预估牙科骨填补物中羟基磷灰石粉末相对于β-三钙磷酸盐粉末的晶相比例应为1.7:1。对比实施例1和比较例的制法及其结果，实施例1和比较例的牙科骨填补物中羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例分别为1.68:1以及2.39:1，由此可知，通过实施例1中所述的多阶段水热反应法(即，控制水热反应于特定温度并持温特定时间)获得的产物中，羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例(1.68:1)与推估值相当接近(1.7:1)；反之，比较例以单阶段水热反应所得的产物中，羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例(2.39:1)则与推估值相差甚远。据此，通过本发明的多阶段水热反应制备方法确实能够较精确地控制产物中羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例，如期获得羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例近似于推估值的牙科骨填补物。
52.综合上述，本发明的牙科骨填补物的制备方法是藉由多个阶段的水热反应，分别
在特定的温度下持温反应特定的时间，即能控制最终产物中所含羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例近似于推估值，而能更符合市场上多变的需求；此外，该产物同时具有高纯度、均匀性良好等优点，而更适用于作为牙科骨填补物植入人体内，进而提升其在产业上的价值以及应用范围。
53.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
技术特征：
1.一种牙科骨填补物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(a)：制备磷酸氢二铵水溶液以及碳酸钙水溶液，所述磷酸氢二铵水溶液的酸碱值介于7.8至8.2，所述碳酸钙水溶液的酸碱值介于9.5至10.2；步骤(b)：混合所述磷酸氢二铵水溶液以及碳酸钙水溶液，得到混合溶液；步骤(c)：将所述混合溶液置入压力釜内进行多阶段水热反应，并获得初产物，多阶段水热反应的温度为90℃至305℃，所述多阶段水热反应依序包含第一阶段水热反应、第二阶段水热反应、第三阶段水热反应及第四阶段水热反应，第一、第二、第三、第四阶段水热反应的温度依序递增；以及步骤(d)：冷却、清洗及干燥所述初产物，以获得所述牙科骨填补物，其中，所述牙科骨填补物包含羟基磷灰石以及β-三钙磷酸盐。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一阶段水热反应的温度为90℃至100℃，第二阶段水热反应的温度为140℃至150℃，第三阶段水热反应的温度为220℃至230℃，第四阶段水热反应的温度为295℃至305℃。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第一阶段水热反应的温度为95℃，第二阶段水热反应的温度为145℃，第三阶段水热反应的温度为225℃，第四阶段水热反应的温度为300℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一、第二、第三、第四阶段水热反应分别以持温方式进行，第一阶段水热反应的持温时间为3小时至5小时，第二阶段水热反应的持温时间为5小时至8小时，第三阶段水热反应的持温时间为8小时至12小时，第四阶段水热反应的持温时间为12小时至15小时。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，第一阶段水热反应的持温时间为5小时，该第二阶段水热反应的持温时间为8小时，第三阶段水热反应的持温时间为12小时，第四阶段水热反应的持温时间为15小时。6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，多阶段水热反应的压力为0.3gpa至0.5gpa。7.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中的碳酸钙水溶液所含的钙相对于磷酸氢二铵水溶液所含的磷的摩尔比为5:3至6:3。8.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中混合溶液的酸碱值为9至10。9.一种牙科骨填补物，其特征在于，包含相互堆叠的羟基磷灰石粉末以及β-三钙磷酸盐粉末，所述羟基磷灰石粉末与β-三钙磷酸盐粉末共同堆叠并且形成有空洞分布于羟基磷灰石粉末以及β-三钙磷酸盐粉末之间。10.根据权利要求9所述的牙科骨填补物，其特征在于，所述羟基磷灰石粉末与β-三钙磷酸盐粉末以六方最密堆积的方式共同堆叠形成所述牙科骨填补物，且所述牙科骨填补物为圆柱状或圆球状。
技术总结
本发明提供了一种牙科骨填补物的制备方法及其成品，包括以下步骤：步骤(a)：制备磷酸氢二铵水溶液以及碳酸钙水溶液；步骤(b)：混合该磷酸氢二铵水溶液以及碳酸钙水溶液，得到混合溶液；步骤(c)：将该混合溶液置入压力釜内进行依序升温的多阶段水热反应，并获得初产物，多阶段水热反应的温度为90℃至305℃；以及步骤(d)：冷却、清洗及干燥该初产物获得该牙科骨填补物。藉由多阶段水热反应的技术手段，本发明能控制所制得的牙科骨填补物所含羟基磷灰石与β-三钙磷酸盐之间的晶相比例，因而更能符合实务上多变的需求。符合实务上多变的需求。符合实务上多变的需求。
