一种离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷的制备方法及其应用与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷的制备方法及其应用。

背景技术：

羟基磷灰石（hydroxyaptite）作为天然骨组织的主要无机成分，具有优良的生物相容性（biocompatibility）和骨传导性（osteoconduction），能与活体骨组织形成化学性键合，是一种良好的生物硬组织填充、修复和替换材料，在临床中已得到广泛应用。然而，单纯羟基磷灰石在生物降解（biodegradation）与新生骨生长、弹性模量与宿主骨模量匹配性、以及血管化、骨整合能力和诱导骨再生能力等方面仍存在缺陷。因此，在一定范围内制约了羟基磷灰石的临床应用。元素掺杂羟基磷灰石是利用功能性元素取代羟基磷灰石晶格中的特定位置，形成功能性元素掺杂的羟基磷灰石，从而在骨组织工程应用中发挥掺杂元素的特定功能性。元素取代羟基磷灰石有三种类型：ca²⁺位取代、po4^3-取代和通道离子oh^-取代。大量研究显示，天然骨组织的无机成分羟基磷灰石中含有多种离子，如f^-、co3^2-、sr²⁺、zn²⁺、al³⁺、si⁴⁺和na⁺等。这些微量元素在骨骼的生化作用中起着重要作用。因此，通过掺杂改性可以使人工合成的羟基磷灰石具有更加优异的生物活性，获得与天然骨组织相同的生物学性能，具有重要的应用价值。

s.pina等（brushite-formingmg-,zn-andsr-substitutedbonecementsforclinicalapplications,materials,2010,3：519-535）、u.thormann等（boneformationinducedbystrontiummodifiedcalciumphosphatecementincritical-sizemetaphysealfracturedefectsinovariectomizedrats,biomaterials,2013,34:8589-8598）、m.schumacher等（strontiummodifiedcalciumphosphatecements-approachestowardstargetedstimulationofboneturnover,journalofmaterialschemistryb,2015,3:4626-4640;strontiumsubstitutioninapatiticcapcementseffectivelyattenuatesosteoclasticresorptionbutdoesnotinhibitosteoclastogenesis,actabiomaterialia,2016,37:184-194）的研究表明：补充sr离子以及ca、mg和zn离子是促进骨形成和减少骨吸收的最有效方法。ismatullah等（impactofstructuralfeaturesofsr/feco-dopedhapontheosteoblastproliferationandosteogenicdifferentiationforitsapplicationasabonesubstitute,materialsscience&engineeringc,2020,110:110-633）证实sr/fe共掺杂羟基磷灰石纳米材料对mc3t3-e1细胞无毒。此外，susmitabose等（understandingofdopant-inducedosteogenesisandangiogenesisincalciumphosphateceramics,trendsinbiotechnology,2013,31(10):594-605）的研究表明，微量元素（如li、zn、mg、mn、si、sr等）能够促进成骨以及新生血管形成。由此可见，通过微量元素的掺杂和材料学参数调控，可以提高羟基磷灰石的血管化、诱导骨再生能力；调控弹性模量来避免应力遮蔽效应；提高降解速度来匹配新生骨生长。

为了获得具有不同生物学功能的羟基磷灰石，cn108164263a公开了一种仿生三元离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷粉体材料及其制备方法及其应用，该专利首先采用水热反应制备了sr、zn、f离子掺杂羟基磷灰石生物陶瓷粉体，随后再采用干压或等静压成型技术制备三元离子掺杂羟基磷灰石陶瓷，上述专利方法无法满足个性化成型要求，也无法获得透明陶瓷。cn107161974b公开了一种多元离子共掺杂羟基磷灰石粉体材料的制备方法，该专利采用水热反应对羟基磷灰石粉体材料中掺杂k、na、mg、al、zn、sr、si、f和c离子。现有技术中，离子掺杂羟基磷灰石粉体多采用水热合成法制备，该法对设备要求较高，投资和操作难度大、反应时间较长，且无法进行批量化大规模生产。现有多离子掺杂羟基磷灰石粉体中的掺杂离子种类偏少，而采用掺杂离子较少羟基磷灰石烧结的陶瓷结晶度过高，且结晶度不可调控，无法获得透明离子掺杂羟基磷灰石陶瓷。因此，进一步改善羟基磷灰石的综合性能和优化成型技术已成为未来羟基磷灰石研究发展的重点方向。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷的制备方法及其应用方案。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷的制备方法（如图1所示），包括如下步骤：

溶液配制，称取硝酸钙加入反应釜，称取硅酸盐、含m的化合物和含n的化合物中的一种或多种加入反应釜，然后加入蒸馏水进行溶解，配制成混合溶液，调节混合溶液ph值为8~13；称取磷酸氢二铵配制成磷酸氢二铵溶液；

化学沉淀反应，将磷酸氢二铵溶液以1~100ml/min的速度加入反应釜中，反应温度30~90℃，反应时间1~18h，反应结束后，得到反应产物浆料；

抽滤和/或洗涤，抽滤反应产物浆料中的液体或用去离子水反复洗涤和抽滤反应物浆料，控制反应产物浆料固含量范围为20-90%，得到前驱体浆料；

成型，前驱体浆料固含量为20-50%时，采用喷雾造粒工艺制成微球或颗粒素坯，微球或颗粒素坯经高温烧结得到透明陶瓷微球或颗粒；前驱体浆料固含量为50-90%时，采用挤出成型、浇注成型、注浆成型、注射成型和增材制造成型工艺制成特定形状素坯，特定形状素坯经过高温烧结得到特定形状的透明陶瓷。

进一步地，所述含m的化合物选自硝酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、醋酸钾、氢氧化钾、氧化钾、乳酸钾、柠檬酸钾、葡萄糖酸钾、硝酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠、氢氧化钠、氧化钠、乳酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、硝酸镁、醋酸镁、碳酸镁、碳酸氢镁、氧化镁、乳酸镁、氯化镁、柠檬酸镁、葡萄糖酸镁、硝酸铝、碳酸铝、氯化铝、乳酸铝、柠檬酸铝、硝酸锌、碳酸锌、氯化锌、醋酸锌、乳酸锌、柠檬酸锌、葡萄糖酸锌、硝酸锶、碳酸锶、氯化锶、醋酸锶、乳酸锶、柠檬酸锶、硝酸锰、碳酸锰、氯化锰、醋酸锰、乳酸锰、柠檬酸锰、葡萄糖酸锰、硝酸钴、碳酸钴、氯化钴、醋酸钴、硝酸银、碳酸银、氯化银、醋酸银、乳酸银、柠檬酸银、硝酸铜、碳酸铜、氯化铜、醋酸铜、醋酸亚铜、柠檬酸铜、葡萄糖酸铜、硝酸铁、碳酸铁、氯化铁、醋酸铁、醋酸亚铁、乳酸亚铁、柠檬酸铁、葡萄糖酸亚铁中的一种或多种；所述含n的化合物选自氟化钾、氟化钠、氟化钙、氟化镁、氟化二锰、氟化锌、氟化铝、氟化亚铁、氟化银、氟化钴、氟化铜、氟化锶、氟硅酸钠、氟硅酸、氯化钾、氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化锰、氯化锌、氯化铝、氯化铁、氯化银、氯化钴、氯化铜、氯化锶；所述硅酸盐选自硅酸钾、硅酸钠、硅酸镁、氟硅酸钠、氟硅酸、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸异丙酯中的一种或多种。

进一步地，成型工艺为喷雾造粒、挤出成型、浇注成型、注浆成型、注射成型和增材制造成型工艺中的一种。

进一步地，喷雾造粒工艺的进风温度为120-250℃，出风温度100-180℃，加料速度为5-50ml/min，喷头转速为180-300rpm。

进一步地，高温烧结采用微波烧结或红外烧结。

进一步地，微球或颗粒或特定形状素坯高温烧结的温度范围为800~1200℃，烧结时间10~120min，升温速率为20~9000℃/min。

进一步地，所述制备方法制备的一种离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷的组成通式为[ca10-xmx][(po4)6-y(sio4)y][(oh)2-znz]，m选自k离子、na离子、mg离子、al离子、zn离子、sr离子、mn离子、co离子、ag离子、cu离子、fe离子中的一种或多种；n为f^-离子、cl^-离子、co3^2-离子中的一种或多种；0≤x＜10，0≤y＜6，0≤z＜2；所述透明陶瓷的晶粒尺寸为不大于50μm，所述透明陶瓷的透光率为5-45%。

进一步地，m中所述mn离子包括mn³⁺和mn²⁺，所述co离子包括co³⁺和co²⁺，所述cu离子包括cu⁺和cu²⁺，所述fe离子包括fe³⁺和fe²⁺。

另外一方面，本发明还提供离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷的应用，所述应用包括作为牙齿修复材料、颌骨修复材料、脊柱修复材料、关节修复材料和其他硬组织修复材料。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点和有益效果：

（1）本发明采用液相化学沉淀法合成离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷前驱体浆料，通过控制前驱体浆料中的固含量即可直接满足不同成型技术的工艺要求，便于生产各种形态和结构的素坯；前驱体浆料不仅具有良好的流变性能和成型能力，而且制备工艺简单方便，设备投入小和生产效率高，适用于规模化生产，具有推广应用价值。

（2）本发明采用微波或红外技术对离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷素坯进行烧结，具有升温速度快和无工艺污染的优点，所获得的离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷晶粒尺寸小、透明度高、透明度可控和降解速度可控等优点，力学性能优异。

（3）本发明所述的离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷，通过模拟人体矿物质元素进行多种离子共掺杂，不仅具有良好的生物相容性和生物活性，而且具有良好骨细胞传导、促进血管化和成骨性能等多种生物学功能，添加ag、zn和cu离子可获得较强的抗菌抑菌功能。

（4）本发明采用不同成型工艺制备的离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷，具有个性化订制优点，可满足牙齿修复、颌骨修复、脊柱修复、关节修复及其它硬组织修复等临床应用要求。

附图说明

图1为离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷制备方法流程图；

图2为实施例2制备的钾-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷的xrd谱；

图3为实施例8制备的银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷的xrd谱；

图4为实施例2制备的钾-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷的光学照片；

图5为实施例6制备的铝-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球的sem照片；

图6为实施例10制备的锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷的sem照片；

图7为实施例10制备的锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷植入12周后的组织学照片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

以下实施例中使用到的材料和方法，如无特别说明，均为本技术领域的常规材料和常规方法。

以下实施例中使用的模拟体液组成为na⁺：142.0mm·l^-1、k⁺：5.0mm·l^-1、mg²⁺：1.5mm·l^-1、ca²⁺：2.5mm·l^-1、cl^-1：147.8mm·l^-1、hco3^-：4.2mm·l^-1、hpo4^2-：1.0mm·l^-1、so4^2-：0.5mm·l^-1。

实施例1

[ca10(po4)6(oh)2]透明陶瓷微球

称取826.53g硝酸钙于反应釜中，加入10l去离子水配置成硝酸钙溶液，调节硝酸钙溶液ph值为13；称取277.33g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以5ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜进行反应，30℃水浴反应24h，反应结束后，得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中多余液体，控制反应物浆料固含量为40%，得到前驱体浆料；将前驱体浆料进行喷雾造粒工艺（工艺条件：加料速度10ml/min，进风温度为180~200℃，出风温度110~120℃，喷头转速为250rpm）获得微球素坯，采用微波对微球素坯进行高温烧结，烧结温度为1150℃，烧结时间30min，升温速率30℃/min，得到羟基磷灰石透明陶瓷微球。

对羟基磷灰石透明陶瓷微球进行xrd分析，结果显示，羟基磷灰石透明陶瓷微球的结晶度为90%；

通过扫描电镜检测，晶粒尺寸小于0.2μm，羟基磷灰石透明陶瓷微球尺寸范围为10-80μm；

对羟基磷灰石透明陶瓷微球在模拟体液中进行降解测试，最大降解率大于30%；

将羟基磷灰石透明陶瓷微球与蒸馏水配成糊剂，用于7只健康成年雄性新西兰大白兔牙髓炎根管填充，4周后行组织学观察可见其附近有新生硬组织形成，根管壁产生修复性牙本质根尖孔闭锁，有效率达100%。由此可知，羟基磷灰石透明陶瓷微球可用于牙齿根管填充。

实施例2

[ca8k2](po4)6[(oh)f]透明陶瓷

称取619.89g硝酸钙、70.77g硝酸钾、13.664氟化钙于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph值为12；称取277.33g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以8ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入反应釜中的混合溶液中进行反应，40℃水浴反应18h，反应结束后，得到反应浆料；抽滤去除反应浆料中多余液体，控制反应浆料固含量为85%，得到前驱体浆料；前驱体浆料采用挤出成型工艺制成圆柱形素坯（直径0.5~1.5mm，长度1~3mm），将圆柱形陶瓷素坯进行微波烧结（烧结温度1100℃，烧结时间45min，升温速率50℃/min），得到特定形状的钾-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷。

对钾-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行xrd分析，结果如图2所示，结果显示，结晶度约为65%；从图2中[ca8k2](po4)6[(oh)f]的xrd谱与羟基磷灰石标准谱（jcpdsno.09-0432）对比可知，[ca8k2](po4)6[(oh)f]透明陶瓷中没有因k、f离子掺杂出现任何杂相，但是，[ca8k2](po4)6[(oh)f]透明陶瓷衍射谱峰形稍宽，说明产物没有完全结晶；

扫描电镜检测结果显示晶粒尺寸小于10μm；经数字相机拍摄，结果显示陶瓷外形尺寸为直径0.5~1.5mm，长度1~3mm（见图4）；

对钾-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行透明度检测，透光率为25-30%，说明其已形成致密化结构；

对钾-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于60%；

将钾-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷与蒸馏水配成糊剂，用于6只健康成年雄性新西兰大白兔下颌骨缺损修复，12周后，行组织学观察发现下颌骨缺损附近有大量新骨形成，占有达98%；影像学检测骨缺损区完全消失。由此可知，钾-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷可用于颌骨缺陷修复。

实施例3

[ca8kna](po4)6[(oh)f]透明陶瓷

称取619.89g硝酸钙、35.77g硝酸钾、36.37g硝酸钠、13.664氟化钙于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph值为12；称取277.33g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以10ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入反应釜中的混合溶液中进行反应，40℃水浴反应18h，反应结束后得到反应浆料；抽滤去除反应浆料中多余液体，控制反应浆料固含量为85%得到前驱体浆料；前驱体浆料采用挤出成型工艺制成圆柱体素坯（直径0.5~1.0mm，长度1~2mm），将圆柱体素坯采用红外烧结（1150℃红外烧结80min，升温速率300℃/min），得到钾-钠-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷。

对钾-钠-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行xrd分析，结果显示，结晶度为55%，扫描电镜检测结果显示晶粒尺寸小于8.5μm，陶瓷外形尺寸为直径0.5~1.0mm，长度1~2mm；

对钾-钠-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行透明度检测，透光率为30%；

对钾-钠-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷在模拟体液中进行降解测试，最大降解率大于65%；

将钾-钠-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷与蒸馏水配成糊剂，用于6只健康成年雄性新西兰大白兔牙髓炎根管填充，3周后行组织学观察发现根管附近有新生骨组织形成，牙本质根尖孔闭锁，有效率达100%；由此可知，钾-钠-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷可用于牙齿根管填充。

实施例4

[ca7na3](po4)6[(oh)1.5cl0.5]透明陶瓷

称取578.57g硝酸钙（四水）、74.37g硝酸钠、10.227g氯化钠于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph为11；称取277.33g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以9ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜中的混合溶液中进行反应，50℃水浴反应20h，反应结束后得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中多余液体，控制反应物浆料固含量为70%，得到前驱体浆料；前驱体浆料采用浇注成型工艺制成片状素坯（3×8×12mm），将片状陶瓷素坯进行微波烧结（1120℃烧结55min，升温速率80℃/min），得到钠-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷；

对钠-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行xrd分析，结果显示，结晶度为65%，扫描电镜检测显示晶粒尺寸小于20μm；

对钠-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行透明度检测，透光率大于5%；

对钠-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于35%；

将7只健康成年雄性新西兰大白兔行腰椎后外侧横突间脊柱融合术，将钠-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷片植入两侧的l4/5横突间；12周后行组织学检查，发现植入物周围有少量软骨及大量连续骨小梁形成，形成大量编织骨，围绕骨小梁周边结构为皮质骨，说明已达到骨性融合。说明可用于钠-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷脊柱缺陷填充修复。

实施例5

[ca6mg4][(po4)5.2(sio4)0.8](oh)2透明陶瓷

称取495.92g硝酸钙（四水）、207.2g硝酸镁、51.53g正硅酸钠于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph值为10；称取277.33g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以12ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜中对的混合溶液中进行反应，60℃水浴反应18h，反应结束后得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中多余液体，控制反应物浆料固含量为75%，得到前驱体浆料；前驱体浆料采用注塑成型工艺制成圆柱形素坯，将圆柱形素坯进行红外烧结（1140℃烧结50min，升温速率1300℃/min），得到镁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷（外形尺寸为直径6mm，长15mm）。

对镁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行xrd分析，结果显示，结晶度为45%，扫描电镜检测显示晶粒尺寸小于5μm；

对镁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行透明度检测，透光率大于15%；

对镁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于55%；

采用镁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷制作健康成年雄性新西兰大白兔桡骨中段15mm长骨缺损模型，植入后4、8、12周行大体、组织学与x射线观察，4周时新骨已开始形成，8周时骨缺损部分修复，12周时有部分新生骨组织形成板层骨，骨小梁形成，内可见大量成骨细胞；植入后第12周影像学检测骨缺损区完全修复，皮质连续，塑型完全。由此可知，镁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷可用于关节缺陷修复。

实施例6

[ca5al5](po4)6[(oh)0.8f1.2]透明陶瓷微球

称取363.67g硝酸钙（四水）、656.48g硝酸铝、16.39g氟化钙于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph值为13；称取277.33g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以15ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜中的混合溶液中进行反应，70℃水浴反应16h，反应结束后，得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中多余液体，控制反应物浆料固含量为46%，得到前驱体浆料；将前驱体浆料经喷雾造粒工艺（加料速度20ml/min，进风温度为180~200℃，出风温度110~120℃，喷头转速为230rpm）得到微球素坯；微球素坯经微波烧结（1070℃烧结60min，升温速率65℃/min）得到铝-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球。

对铝-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球进行xrd分析，结果显示，结晶度为90%；

扫描电镜检测，结果如图5所示，铝-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球直径为20~50μm；

对铝-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球进行透明度检测，透光率大于15%；

对铝-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于15%；

将铝-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球与蒸馏水配制成填充膏，植入比格犬的髂骨缺损处，24周后发现其75%被吸收，其内部出现大量微血管和自体小梁骨样的新骨组织，影像学检测骨缺损区完全消失。由此可知，铝-氟共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球可用于骨缺损修复。

实施例7

[ca7.2zn2.8](po4)6[(oh)0.6cl1.4]透明陶瓷微球

称取硝537.24g酸钙（四水）、291.54g硝酸锌、27.195g氯化钙于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph值为10；称取277.3g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液，以25ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜混合溶液中进行反应，80℃水浴反应15h，反应结束后，得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中多余液体，控制反应物浆料固含量为20%，得到前驱体浆料；前驱体浆料经喷雾造粒（加料速度50ml/min，进风温度为220~250℃，出风温度150~180℃，喷头转速为260rpm）得到微球素坯；将微球素坯放在微波炉内烧结（升温速度50℃/min，1150℃保温30min），得到锌-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球。

对锌-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球进行xrd分析，结果显示，结晶度为90%，扫描电镜检测显示平均晶粒尺寸小于1μm；

扫描电镜检测，锌-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球直径为10~50μm；

对锌-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球进行透明度检测，透光率大于15%；

对锌-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于65%；

将锌-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球与蒸馏水配制成填充膏植入比格犬的股骨缺损处，1年后组织学观察发现其90%被吸收并被周围正常骨融合，其内部空间有较多血管形成，大量自体小梁骨样的新骨组织长入植入物内部；影像学检测骨缺损区完全消失，由此可知，锌-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球可用于骨缺损修复；

抗菌性能检测表明（根据snt3122-2012无机抗菌材料抗菌性能试验方法），锌-氯共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷微球颗粒对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率分别达到90.9、95.95和90.5%，具有广谱抗菌性能。

实施例8

[ca9.2sr0.8][(po4)4.4(sio4)1.6](oh)2透明陶瓷

称取760.40g硝酸钙（四水）、41.34g碳酸锶、159.15g偏硅酸钠(九水)于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph值为13；称取277.33g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以8ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜中的混合溶液中进行反应，37℃水浴反应22h，反应结束后，得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中多余液体，控制反应物浆料固含量为60%，得到前驱体浆料；前驱体浆料采用3d打印成型工艺得到片状素坯（6.25×12.5×15mm），将片状素坯放在微波炉内烧结（1100℃保温60min，升温速率120℃/min，），得到具有三维多孔结构的锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷（外形尺寸为5×10×12mm）。

对锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行xrd分析，结果如图3所示，结果显示，结晶度约为90%，扫描电镜检测显示平均晶粒尺寸小于10μm；从图3中[ca9.2sr0.8][(po4)4.4(sio4)1.6](oh)2的xrd谱与羟基磷灰石标准谱（jcpdsno.09-0432）对比可知，[ca9.2sr0.8][(po4)4.4(sio4)1.6](oh)2透明陶瓷中没有因sr²⁺、sio4^2-离子掺杂出现任何杂相，但是，[ca9.2sr0.8][(po4)4.4(sio4)1.6](oh)2衍射谱峰形稍宽，说明产物没有完全结晶。

扫描电镜检测，三维多孔结构的锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷孔径200~500μm，气孔率75%；

对三维多孔结构的锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行透明度检测，透光率大于15%，

对三维多孔结构的锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于65%；

将三维多孔结构的锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷植入比格犬的胫骨干骺端骨缺损处，一年后发现其与正常骨完全融合，其表面被再生皮质骨所覆盖72%左右；其内部空间则有同自体小梁骨结构一样的新骨长入；同时，还观察到有较多血管从邻近植入物的骨膜中长入新生的皮质骨内。由此可知，锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷可用于颌骨缺损修复。

实施例9

[ca8.4ag1.6](po4)6[(oh)1.5f0.5]透明陶瓷

称取673.62g硝酸钙（四水）、95.13g硝酸银、6.832g氟化钠于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph为12；称取277.33g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以6ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜中的混合溶液中进行反应，37℃水浴反应24h，反应结束后，得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中多余液体，控制反应物浆料固含量为78%，得到前驱体浆料；前驱体浆料采用注塑成型工艺制成圆柱形素坯，将圆柱形素坯放入红外炉烧结（1190℃烧结90min，升温速率2200℃/min），得到银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷。

对银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行xrd分析，结果显示，结晶度为85%，扫描电镜检测显示晶粒尺寸小于1μm；

扫描电镜检测，银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷直径为0.5~1mm，长度尺寸为0.5~3mm；

对银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行透明度检测，透光率大于15%，

对银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于55%；

将银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷与蒸馏水配成糊剂用于健康成年雄性新西兰大白兔牙槽骨填充，3周后处死行组织学观察发现植入物附近有大量小梁骨样新生骨组织形成，皮质骨覆盖70%以上，并且没有炎症出现；说明银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷可用于牙槽骨填充；

抗菌性能检测表明（根据snt3122-2012无机抗菌材料抗菌性能试验方法），银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷颗粒对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率分别达到99.9、99.95和99.9%，具有广谱抗菌性能。

实施例10

[ca9.2sr0.8][(po4)4.4(sio4)1.6](oh)2透明陶瓷

称取760.40g硝酸钙（四水）、41.34g碳酸锶、159.15g偏硅酸钠(九水)于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph值为13；称取277.33g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以8ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜中的混合溶液中进行反应，37℃水浴反应22h，反应结束后，得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中多余液体，控制反应物浆料固含量为60%，得到前驱体浆料；前驱体浆料采用浇注成型工艺得到矩形柱体素坯，矩形柱体素坯经冷冻干燥后放入红外炉内烧结（升温速度650℃/min，1200℃保温20min），得到三维多孔结构的锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷（外形尺寸5×10×25mm）。

对锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行xrd分析，结果显示，结晶度为92%，扫描电镜检测（见图6）显示平均晶粒尺寸小于2μm；

对锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行透明度检测，透光率大于45%；

对锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于45%；

将该锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷植入健康成年雄性新西兰大白兔桡骨缺损处，术后2、4、8、12周行x线、组织学观察及12周扫描电镜观察（见图7）骨缺损区骨生成情况，显示成骨较好，新骨长入85%以上；说明锶-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷可用于骨缺损修复。

实施例11

[ca8.4ag1.6](po4)6[(oh)1.5f0.5]透明陶瓷

称取673.62g硝酸钙（四水）、95.13g硝酸银、6.832g氟化钠于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph为13；称取277.33g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以100ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜中的混合溶液中进行反应，90℃水浴反应1h，反应结束后，得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中液体，然后再经去离子水反复洗涤和抽滤控制反应物浆料固含量为90%，得到前驱体浆料；前驱体浆料采用注塑成型工艺制成圆柱形素坯，将圆柱形素坯放入红外炉烧结（800℃烧结120min，升温速率9000℃/min），得到银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷。

对银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行xrd分析，结果显示，结晶度为45%，扫描电镜检测显示晶粒尺寸小于0.1μm；

扫描电镜检测，银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷直径为0.5~1mm，长度尺寸为0.5~3mm；

对银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行透明度检测，透光率大于10%，

对银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于65%；

将银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷与蒸馏水配成糊剂用于健康成年雄性新西兰大白兔牙槽骨填充，3周后处死行组织学观察发现植入物附近有大量小梁骨样新生骨组织形成，皮质骨覆盖70%以上，并且没有炎症出现；说明银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷可用于牙槽骨填充；

抗菌性能检测表明（根据snt3122-2012无机抗菌材料抗菌性能试验方法），银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷颗粒对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率分别达到99.90和99.5%，具有广谱抗菌性能。

实施例12

[ca9.2sr0.5co0.2fe0.1][(po4)4.4(sio4)1.6](oh)2透明陶瓷

称取651.77g硝酸钙（四水）、31.74g硝酸锶、17.46g硝酸亚钴（六水）、7.26g硝酸铁、136.42g偏硅酸钠(九水)于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph值为11；称取174.32g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以12ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜中的混合溶液中进行反应，47℃水浴反应12h，反应结束后，得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中多余液体，控制反应物浆料固含量为65%，得到前驱体浆料；前驱体浆料采用浇注成型工艺得到矩形柱体素坯，矩形柱体素坯经冷冻干燥后放入红外炉内烧结（升温速度450℃/min，1100℃保温40min），得到锶-钴-铁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷（外形尺寸5×10×25mm）。

对锶-钴-铁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行xrd分析，结果显示，结晶度为95%，扫描电镜检测显示平均晶粒尺寸小于15um；

对锶-钴-铁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行透明度检测，透光率大于35%；

对锶-钴-铁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于55%；

将该锶-钴-铁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷植入健康成年雄性新西兰大白兔桡骨缺损处，术后2、4、8、12周行x线、组织学观察骨缺损区骨生成情况，显示新骨长入87%以上；说明锶-钴-铁-硅酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷可用于骨缺损修复。

实施例13

[ca8.4mn1.0cu0.5ag0.1](po4)6[(oh)1.5f0.5]透明陶瓷

称取595.10g硝酸钙（四水）、5.10g硝酸银、53.69g硝酸亚锰、28.13g硝酸铜、6.30g氟化钠于反应釜中，加入8l去离子水配置成混合溶液，调节混合溶液ph为10；称取237.71g磷酸氢二铵于容器中，加入2l去离子水配置成磷酸氢二铵溶液；以5ml/min速度将磷酸氢二铵溶液加入到反应釜中的混合溶液中进行反应，45℃水浴反应20h，反应结束后，得到反应物浆料；抽滤去除反应物浆料中多余液体，控制反应物浆料固含量为75%，得到前驱体浆料；前驱体浆料采用注塑成型工艺制成圆柱形素坯，将圆柱形素坯放入微波炉烧结（920℃烧结20min，升温速率1200℃/min），得到锰-铜-银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷。

对锰-铜-银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行xrd分析，结果显示，结晶度为95%，扫描电镜检测显示晶粒尺寸小于8um；

扫描电镜检测，锰-铜-银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷直径为0.2~1mm，长度尺寸为0.5~1mm；

对锰-铜-银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷进行透明度检测，透光率大于20%；

对锰-铜-银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷在模拟体液中进行降解测试，在模拟体液中的最大降解率大于45%；

将锰-铜-银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷与羧甲基纤维素钠、蒸馏水配成糊剂用于健康成年雄性新西兰大白兔牙槽骨填充，5周后处死行组织学观察发现植入物附近有大量小梁骨样新生骨组织形成，皮质骨覆盖80%以上，并且没有炎症出现；说明锰-铜-银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷可用于牙槽骨填充；

抗菌性能检测表明（根据snt3122-2012无机抗菌材料抗菌性能试验方法），锰-铜-银-氟酸根离子共掺杂羟基磷灰石透明陶瓷颗粒对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抗菌率分别达到97.9、98.5和99.5%，具有广谱抗菌性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。