ICS11.040.40

CCSC35

T/CSBM

團體標準

T/CSBM0030—2023

外科植入物增材制造β-磷酸三鈣粉體

ImplantsforSurgery—beta-tricalciumphosphatepowderfor

additivemanufacturing

2023-04-24發(fā)布2023-10-01實施

中國生物材料學會發(fā)布

T/CSBM0030—2023

目次

前言.................................................................................II

引言................................................................................III

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術(shù)語和定義.........................................................................1

4縮略語.............................................................................2

5技術(shù)要求...........................................................................2

6測試方法...........................................................................4

7試驗報告...........................................................................6

參考文獻..............................................................................7

I

T/CSBM0030—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。

本文件由中國生物材料學會提出。

本文件由中國生物材料學會團體標準化技術(shù)委員會歸口。

本文件起草單位：上海貝奧路生物材料有限公司、華南理工大學人體組織功能重建工程技術(shù)研究中

心、空軍軍醫(yī)大學附屬第一醫(yī)院、上海交通大學分析測試中心、上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院、

中國科學院上海硅酸鹽研究所。

本文件主要起草人：盧霄、王迎軍、王臻、饒群力、郝永強、吳成鐵、施雪濤、姚宸維、羅欣、盧

建熙。

II

T/CSBM0030—2023

引言

隨著全球增材制造技術(shù)的快速發(fā)展，3D打印有機和金屬材料制品已逐步進入醫(yī)學領(lǐng)域應(yīng)用，產(chǎn)生良

好的臨床療效。而無機材料的增材制造處于起步階段，它對原料要求高，成型技術(shù)和燒結(jié)溫度控制難。

由于粉體顆粒形貌、粒度分布等特征可直接影響擠出成型膏料和光固化成型漿料的性能，導(dǎo)致最終打印

產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，嚴重影響臨床療效。本文件在YY/T0683《外科植入物用β-磷酸三鈣》的基礎(chǔ)上，著

重針對增材制造使用的β-磷酸三鈣粉體提出技術(shù)要求以及相應(yīng)測試方法。

本文件沒有對增材制造β-磷酸三鈣粉體的降解率、含水率、燒結(jié)收縮率、陶瓷密度、類骨磷灰石

形成進行量化，僅提供相應(yīng)規(guī)范檢測方法，使用者可根據(jù)設(shè)備、打印技術(shù)和經(jīng)驗來確定指標。本文件不

包含粉體的生物反應(yīng)，也不包含用于評估生物安全性的方法。

III

T/CSBM0030—2023

外科植入物增材制造β-磷酸三鈣粉體

1范圍

本文件規(guī)定了外科植入用增材制造-磷酸三鈣粉體的技術(shù)要求、測試方法及試驗報告。

本文件適用于外科植入用增材制造β-磷酸三鈣粉體。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T1480金屬粉末干篩分法測定粒度

GB/T1871.1磷礦石和磷精礦中五氧化二磷含量的測定磷鉬酸喹啉重量法和容量法

GB/T1871.4磷礦石和磷精礦中氧化鈣含量的測定容量法

GB/T9724化學試劑pH值測定通則

GB/T10247粘度測量方法

GB/T19077粒度分析激光衍射法

GB/T19587氣體吸附BET法測定固態(tài)物質(zhì)比表面積

GB/T23101.3外科植入物羥基磷灰石第3部分：結(jié)晶度和相純度的化學分析和表征

GB/T27025檢測和校準實驗室能力的通用要求

GB/T32199紅外光譜定性分析技術(shù)通則

GB/T39696精細陶瓷粉末流動性測定標準漏斗法

JC/T2248羥基磷灰石類陶瓷鉀、鎂、鈉、鍶、鋅、砷、鎘、汞、鉛、氟、氯的測定

QB/T1545陶瓷泥漿相對粘度、相對流動性及觸變性測定方法

QB/T2434日用陶瓷原料含水率測定方法

YY/T0683—2008外科植入物用β-磷酸三鈣

YY/T1447外科植入物植入材料磷灰石形成能力的體外評估

YY/T1558.3外科植入物磷酸鈣第3部分：羥基磷灰石和β-磷酸三鈣骨替代物

ISO13383—1精細陶瓷（先進陶瓷、高技術(shù)陶瓷）微結(jié)構(gòu)描述第1部分：晶粒尺寸和粒徑分

布的測定（Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramics)-Microstructural

characterizationPart1:Determinationofgrainsizeandsizedistribution）

ISO23145—1精細陶瓷（先進陶瓷、高技術(shù)陶瓷）陶瓷粉末的體密度測定第1部分：振實密

度（Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramics)-Determinationofbulk

densityofceramicpowders-Part1:Tapdensity）

ISO23145—2精細陶瓷（高級陶瓷、高級技術(shù)陶瓷）測定陶瓷粉的體積密度第2部分：松密

度（Fineceramics(advancedceramics,advancedtechnicalceramics)-Determinationofbulk

densityofceramicpowders-Part2:Untappeddensity）

中華人民共和國藥典（2020年版四部）（國家藥監(jiān)局國家衛(wèi)生健康委2020年第78號）

3術(shù)語和定義

1

T/CSBM0030—2023

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

粒度particlesize

粉體的顆粒物料尺度。通常球體顆粒粒度用直徑表示，立方體顆粒粒度用邊長表示，不規(guī)則顆?？?/p>

將與該顆粒有相同行為的某一球體直徑作為該顆粒的等效直徑。粒度大小常用D10、D50、D90比表面積

等表示。

相對粘度relativeviscosityofslurry

在同一溫度下，攪拌后靜止30s的漿液從恩格拉粘度計中流出100mL所用時間與同體積水流出所用

時間的比。

相對流動性relativeliquidityofslurry

漿液相對粘度的倒數(shù)。

絕對含水率watercontentofpowder

粉體物料中實際含水比例。

粉體降解率powderdegradationrate

粉體在溶液中產(chǎn)生的質(zhì)量丟失或離子釋放量的比例。

燒成收縮率percentageoffiringshrinkage

試樣燒成前后的長度之差對干燒至恒重后長度的百分比。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

CPP：焦磷酸鈣（CalciumPyrophosphate）

HA：羥基磷灰石（Hydroxyapatite）

Tris：三（羥甲基）氨基甲烷（Tris（Hydroxymethyl）MethylAminomethane）

TTCP：磷酸四鈣（TetracalciumPhosphate）

β-TCP：β-磷酸三鈣（BetaTricalciumPhosphate）

5技術(shù)要求

外觀

β-TCP粉體為白色，無肉眼可見雜色物，經(jīng)輻照滅菌后可呈微黃色或淺棕色。

β-TCP含量

β-TCP含量應(yīng)不小于95wt％。

鈣磷原子比（Ca/P）

鈣磷原子比（Ca/P）應(yīng)為1.50±0.03。

2

T/CSBM0030—2023

相成分及相含量

-1-1-1-13-

5.4.1紅外吸收光譜顯示在552cm，609cm，944cm，1043cm附近應(yīng)有磷酸根（PO4）的吸收

-1-1-1-1-1-1

峰，在757cm，434cm，1210cm，1185cm，723cm和454cm附近應(yīng)無CPP（Ca2P2O7）吸收峰，

2-

無碳酸根（CO3）、羰基（C=O）、氨基（-NH2）或其他雜質(zhì)吸收峰出現(xiàn)。

5.4.2-TCP粉體X射線衍射譜應(yīng)符合JCPDS09-0169。

粒度

測定出D10、D50、D90的顆粒最小和最大尺寸，計算平均值和均差。

顆粒形狀

確定粉體的外形和容貌，它會影響漿液配制和流動性以及3D打印構(gòu)件的力學強度。

粉體比表面積

比表面積應(yīng)滿足增材制造具體加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量控制的要求。

粉體松裝密度

松裝密度應(yīng)滿足增材制造具體加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量控制的要求。

粉體振實密度

振實密度應(yīng)滿足增材制造具體加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量控制的要求。

粉體流動性

流動性應(yīng)滿足增材制造具體加工工藝和產(chǎn)品質(zhì)量控制的要求。

漿液相對流動性

測定不同固含量（如50wt％、60wt％、70wt％、80wt％）的陶瓷漿液粘度。

pH值

浸出液pH值應(yīng)為7.0±0.5。試驗后pH值變化不應(yīng)超過初始值的0.3。

重金屬雜質(zhì)元素含量極限

5.13.1重金屬雜質(zhì)元素的含量極限應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1重金屬雜質(zhì)元素的含量極限

單位為毫克每千克

雜質(zhì)元素含量極限

砷（As）≤3

鎘（Cd）≤5

汞（Hg）≤5

鉛（Pb）≤30

重金屬總量（以Pb計）≤50

5.13.2對已確定的所有未以鉛計的金屬或氧化物，當濃度大于或等于0.1％時，應(yīng)將其列出和標明。

3

T/CSBM0030—2023

粉體降解率

定量樣品限時在極限溶液或模擬溶液中丟失的質(zhì)量，以及浸泡液中鈣和磷酸根離子釋放量，確定粉

體是否有降解和降解率。

粉體含水率

在儲存或使用前粉體的實際含水比例。

陶瓷燒結(jié)收縮率

陶瓷坯體經(jīng)高溫燒結(jié)后陶瓷體的尺寸變化。

陶瓷密度

陶瓷坯體經(jīng)高溫燒結(jié)后陶瓷體的密度。

類骨磷灰石形成

材料浸泡于模擬體液3d后，掃描電鏡觀察材料表面類骨磷灰石的形成情況。

6測試方法

外觀

將樣品置于白色瓷盤中，在自然光下或明亮處以正常或矯正視力觀察。

β-TCP含量

按照GB/T23101.3或YY/T0683—2008附錄C的方法定量測定成分和相純度。

注：干法合成的粉體應(yīng)檢測3份樣品。

鈣磷原子比（Ca/P）

按照GB/T23101.3或GB/T1871.1測定磷含量，按照GB/T1871.4測定鈣含量，計算Ca、P原子比。

相成分及相含量

6.4.1按照GB/T23101.3的規(guī)定進行。

6.4.2樣品制備采用GB/T32199中固體樣品的分析的壓片技術(shù)方法。在720cm-1處測定有無CPP特征

峰。

6.4.3按照《中華人民共和國藥典》（2020年版四部）通則0402紅外分光光度法進行。

粒度

按照GB/T19077或GB/T1480測定D10、D50、D90的粉體尺寸，計算平均值和均差。

顆粒形狀

按照ISO13383—1的規(guī)定進行。

粉體比表面積

按照GB/T19587的規(guī)定進行。

4

T/CSBM0030—2023

粉體松裝密度

按照ISO23145—2的規(guī)定進行。

粉體振實密度

按照ISO23145—1的規(guī)定進行。

粉體流動性

按照GB/T39696的規(guī)定進行。

漿液相對流動性

采用無水乙醇與50wt％、60wt％、70wt％、80wt％的β-TCP粉體配制成陶瓷漿液，不加分散劑和粘

合劑。測試過程應(yīng)避免漿液裸露，避免無水乙醇揮發(fā)影響測試結(jié)果。按照QB/T1545或GB/T10247的規(guī)

定測定漿液粘度。

pH值

將3份樣品放置于（37±1）℃和pH為7.3±0.1的Tris緩沖液中，于200r/min的搖床上分別振搖24h、

48h和72h。取出分別浸泡0、24h、48h和72h后，按照GB/T9724測量pH值。

微量元素含量

可按照JC/T2248、GB/T23101.3或《中華人民共和國藥典》（2020年版四部）通則中的重金屬檢

查法的規(guī)定進行。應(yīng)標明所用方法。

粉體降解率

按照YY/T1558.3的規(guī)定進行。

粉體含水率

按照《中華人民共和國藥典》（2020年版四部）通則0832水分測定法第二法（烘干法）或QB/T2434

規(guī)定進行。

陶瓷燒結(jié)收縮率

采用干壓成型或注漿成型將粉體制備成5個直徑10mm、高20mm的圓柱形陶瓷坯體，于70℃烘干24

h，使用精確度為0.02mm的游標卡尺測量各陶瓷坯體的直徑。陶瓷坯體于1100℃燒結(jié)2h。隨爐降至

室溫，測量相對應(yīng)陶瓷坯體的陶瓷體直徑，計算5個樣品陶瓷坯體的直徑平均值（φ1）和5個樣品陶瓷

體的直徑平均值（φ2），按式（1）計算陶瓷燒結(jié)收縮率Δφ。

(?)

=12×100％································································(1)

1

陶瓷密度

選用測試燒結(jié)收縮率的樣品或最小體積2cm3的長方陶瓷體，樣品應(yīng)完整，邊緣無缺損，陶瓷體內(nèi)

無孔洞，使用精確度為0.02g的天平和精確度不低于0.02mm的游標卡尺測定其尺寸和質(zhì)量（M），根據(jù)

尺寸計算體積（V）。按式（2）計算陶瓷密度（ρ）。

?

?=·············································································(2)

?

5

T/CSBM0030—2023

類骨磷灰石形成

按照YY/T1447的規(guī)定進行。

7試驗報告

試驗結(jié)果應(yīng)按GB/T27025相關(guān)要求進行表述，試驗報告應(yīng)該包含下列信息：

——試驗參照的相關(guān)標準；

——試驗單位及測試日期；

——試驗樣品的名稱及數(shù)量；

——試驗所用器材的種類及性質(zhì)；

——試驗設(shè)備及記錄條件；

——記錄應(yīng)符合本文件的指標，包括：外觀、β-TCP含量、鈣磷原子比、相成分及相含量、pH值

和微量元素含量的所測結(jié)果；

——記錄表達粉體性能的指標，包括：粉體粒度、粉體比表面積、粉體松裝密度、粉體振實密度、

粉體流動性、粉體降解率、粉體含水率、漿液相對流動性、燒結(jié)收縮率、陶瓷密度和類骨磷

灰石形成的所測結(jié)果。

——其它需要說明的情況。

6

T/CSBM0030—2023

參考文獻

[1]GB/T5000日用陶瓷名詞術(shù)語

[2]GB/T35021增材制造工藝分類及原材料

[3]GB/T35351增材制造術(shù)語

[4]ISO13485,Medicaldevices-Qualitymanagementsystems-Requirementsforregulatory

purposes.

[5]InternationalCentreforDiffractionData（ICDD）cards09-0169，09-432，72-1243，

25-1137，70-1379X-raydiffractionstandardsforhydroxyapatite,β-tri-calcium

orthophosphate,tetra-calciumphosphate.

[6]MDescamps,JCHornez,ALeriche.Effectsofpowderstoichiometryonthesintering

ofβ-tricalciumphosphate.J.Eur.Ceram.Soc.2007,27(6):2401-6.

[7]ACüneytTa?,FKorkusuz,MTimu?in,NAkka?.Aninvestigationofthechemicalsynthesis

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phosphate(TCP)bioceramics.J.Mater.Sci.Mater.Med.