專利名稱：具有多種形狀無機(jī)生物活性骨組織修復(fù)材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及骨組織修復(fù)、填充及組織工程修復(fù)材料，具體是指一種具有多種形狀無機(jī)生 物活性骨組織修復(fù)材料的制備方法。
技術(shù)背景先天性畸變、老化、外傷、腫瘤等疾病，以及外科手術(shù)都會造成人的硬組織斷裂、缺損 和壞死，以致影響到患者的肢體功能和正常生活。目前國內(nèi)外己臨床應(yīng)用的骨組織修復(fù)和骨 組織工程材料在組成、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度上都不盡相同，它們和天然骨相比仍然具有很大的差異， 從而導(dǎo)致其生物相容性、可降解性能不夠理想，直接影響到骨組織的修復(fù)效果。在骨缺損修 復(fù)研究領(lǐng)域上迫切需要具有和人骨力學(xué)強(qiáng)度相匹配、良好細(xì)胞親和性和促進(jìn)新生骨組織生長 的新型生物材料。無機(jī)類生物材料由于具有良好的生物學(xué)性能而引起生物材料界的高度重視，在骨缺損修 復(fù)領(lǐng)域最早使用的無機(jī)類植入材料為生物惰性的多晶和單晶氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷等。這 些植入材料只能和組織形成形態(tài)學(xué)或物理性結(jié)合，組織長入修復(fù)體粗糙不平的表面而形成的 一種機(jī)械鎖合，或者是通過骨和組織長入多孔植入體表面或內(nèi)部交聯(lián)的孔隙而實現(xiàn)的一種材 料一組織結(jié)合。但這些結(jié)合都要求植入體和組織間緊密配合否則界面可能發(fā)生移動，導(dǎo)致組 織和血管在界面處被切斷，從而使孔隙內(nèi)活體組織壞死、周圍組織發(fā)炎，植入失敗。上世紀(jì) 七十年代生物活性的概念，被引入到生物陶瓷領(lǐng)域，開創(chuàng)了一個新的研究領(lǐng)域。生物活性材 料(Bioactive Materials)是指能在材料界面上誘導(dǎo)出特殊生物反應(yīng)的材料或調(diào)節(jié)生物活性 的生物醫(yī)學(xué)材料，這種反應(yīng)導(dǎo)致組織和材料之間形成鍵合。生物活性材料的典型代表有生物 玻璃材料、磷酸鈣骨水泥材料、磷酸鈣材料等，但生物玻璃材料如何增強(qiáng)組織的自我修復(fù)能 力，使玻璃的降解和組織生長速度一致仍然是急需解決的問題；磷酸鈣骨水泥材料在注入體 內(nèi)時會發(fā)生固化過程，產(chǎn)生大量的熱量會破壞其周圍的組織，磷酸鈣材料在臨床上以塊狀、 顆粒形式被廣泛的用作硬組織修復(fù)和替換。然而，由于塊狀陶瓷的脆性，顆粒容易游走、移 位等缺點，且很難塑形，使其在臨床應(yīng)用上受到了一定的限制。所以，制備具有高生物活性 的、可與宿主組織形成化學(xué)結(jié)合的新型組織修復(fù)及組織工程材料，并探討合理的制備工藝條 件具有重要的應(yīng)用價值。 發(fā)明內(nèi)容針對目前骨修復(fù)材料及其制備技術(shù)方面的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有多種形狀無機(jī)生物活性骨組織修復(fù)材料的制備方法。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)本發(fā)明的具有多種形狀的無機(jī)生物活性骨組織 修復(fù)材料的制備方法，包括如下步驟-(1) 在50-1000微米的無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體中加入粘結(jié)劑，再加入造孔劑進(jìn)行混合， 攪混均勻；其中，造孔劑的質(zhì)量占混合物總質(zhì)量的5%~45%;或者在50-1000微米的無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體中加入粘結(jié)劑；(2) 將步驟(1)得到的混料放入鋼制模具，在20 50MP下壓制成型；(3) 將步驟(2)得到的壓制成型的塊體放入氧化鋯匣缽中，在300 900'C下熱處理1~5 個小時，得到具有多種形狀的無機(jī)生物活性骨組織修復(fù)材料。.所述的粘結(jié)劑是質(zhì)量濃度為0.5%-5%的聚乙烯醇溶液。所述的無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體成分是CaO-P205-Na20-Si02，其中各組分的質(zhì)量份數(shù)如下CaO : 20-29P205 : 5-7Na20: 20-29 Si02 : 41-49。所制得的圓片狀無機(jī)非晶態(tài)生物活性修復(fù)材料直徑范圍為5~10mm，高度為l~5mm;所 制得的多孔圓柱修復(fù)材料(直徑5 10mm，高度在5 15mm之間)；多孔條狀修復(fù)材料(尺寸 為(5~8mm) x (5~8mm) x (10~30mm)，內(nèi)部孔隙直徑在50~500微米，空隙率在30%~80% 內(nèi)變化。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和效益1、 本發(fā)明制備的無機(jī)非晶態(tài)生物活性骨缺損修復(fù)材料具有多種形狀選擇，可適應(yīng)不同部 位和形狀的骨缺損填充；材料化學(xué)組分可調(diào)，從而使材料的理化性能及工藝性能可在一定范 圍調(diào)整；.制備工藝簡單易行，工藝參數(shù)易于控制以及產(chǎn)量大等優(yōu)點；2、 本發(fā)明制備的圓片形狀無機(jī)非晶態(tài)生物活性修復(fù)材料直徑5~10mm，高度在l~5mm 之間變化。所制得的多孔圓柱修復(fù)材料(直徑5 10mm，高度在5 15mm之間)，多孔條狀修 復(fù)材料(尺寸為5~8mm*5~8mm*10~30mm)，它們的內(nèi)部孔隙大小在50~500微米，空隙率在 30%~80%內(nèi)變化。材料的外形和內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)有利于新生骨組織的長入和骨缺損的修復(fù)。3、 本發(fā)明制備的無機(jī)非晶態(tài)生物活性骨缺損修復(fù)材料具有良好的力學(xué)強(qiáng)度、生物相容性 和一定的可降解性。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1(1) Na20-CaO-P20rSi02組成系統(tǒng)無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的粒度選擇選用50 1000 微米粒度上述無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體，添加適量的濃度為1%的聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑， 攪混均勻；其中無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的各組分的質(zhì)量份數(shù)如下CaO: 20， P205: 7， Na20: 20， Si02: 41。(2) 粉體的壓制成型稱量0.10g上述粉體倒入膜具(內(nèi)腔尺寸為4)5mn^20mm)中， 在20MP壓力下壓制成型，脫模后取出；(3) 熱處理將制得的圓片塊體放入氧化鋯或氧化鋁匣缽中，在溫度程序控制電阻爐內(nèi) 45(TC下熱處理3個小時，800'C下熱處理30分鐘，即制得直徑為5mm，高度為lmm的生物 活性圓片狀修復(fù)材料。實施例2(1) 無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的粒度選擇選用50-1000微米粒度無機(jī)非晶態(tài)生物活性 粉體，添加適量的濃度為5%的聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑，攪混均勻，其中無機(jī)非晶態(tài)生物活 性粉體的各組分的質(zhì)量份數(shù)如下CaO: 28， P205: 6， Na20: 28， Si02 : 47。。(2) 粉體的壓制成型稱量0.16g上述粉體倒入膜具(內(nèi)腔尺寸為4 5mn^20mm)中， 在25MP壓力下壓制成型，脫模后取出。(3) .熱處理將制得的圓片塊體放入氧化鋯匣缽中，在溫度程序控制箱式電阻爐內(nèi) 450 85(TC下熱處理60分鐘，即制得直徑為5mm，高度為3mm的生物活性圓片狀修復(fù)材料。實施例3(1) 無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的粒度選擇選用50~~1000微米粒度無機(jī)非晶態(tài)生物活性 粉體(CaO-P205-Na20-Si02)和造孔劑按2: 1質(zhì)量比例搭配，添加適量的濃度為0.5%的聚 乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑，攪混均勻，其中無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的各組分的質(zhì)量份數(shù)如下 CaO: 25， P205: 6， Na20: 26， Si02 : 48。(2) 稱量0.45g上述粉體倒入膜具(內(nèi)腔尺寸為小9mn^20mm)中，在50MP壓力下壓 制成型，脫模后取出。(3) 熱處理將制得的圓柱塊體放入氧化鋯匣缽中，在溫度程序控制箱式電阻爐內(nèi) 300 800'C下熱處理300分鐘，即制得直徑為9mm，高度為4mm的生物活性多孔圓柱狀修復(fù) 材料。實施例4(1)無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的粒度選擇選用50~~1000微米粒度無機(jī)非晶態(tài)生物活性 粉體和造孔劑按3: l質(zhì)量比例搭配，添加適量的濃度為2%的聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑，攪 混均勻，造孔劑的質(zhì)量占混合物的總質(zhì)量的25%，其中無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的各組分的質(zhì)量份數(shù)如下CaO: 27， P205: 6， Na20: 28， Si02 : 48。。(2) 稱量1.02g上述粉體倒入膜具(內(nèi)腔尺寸為4)9mn^20mm)中，在30MP壓力下壓 制成型，脫模后取出。(3) 熱處理將制得的圓柱塊體放入氧化鋯匣缽中，在溫度程序控制箱式電阻爐內(nèi)250 'C下熱處理3個小時，900'C下熱處理30分鐘，即制得直徑為9mm，高度為8mm的生物活 性多孔圓柱狀修復(fù)材料。實施例5(1) 無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的粒度選擇選用50—1000微米粒度無機(jī)非晶態(tài)生物活性 粉體和造孔劑按4.5: 1質(zhì)量比例搭配，添加適量的濃度為3%的聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑， 攪混均勻，造孔劑的質(zhì)量占混合物的總質(zhì)量的45%,其中無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的各組分 的質(zhì)量份數(shù)如下CaO: 29， P205: 7， Na20: 29， Si02: 49。。(2) 稱量3.8g上述粉體倒入膜具(內(nèi)腔尺寸為7mm*30mm*60mm)中，在50MP壓力下 壓制成型，脫模后取出。(3)熱處理將制得的條狀塊體放入氧化鋯匣缽中，在溫度程序控制箱式電阻爐內(nèi)250 'C 80(TC下熱處理30分鐘，即制得尺寸為7mm*8mm*40mm的生物活性多孔條狀修復(fù)材料。 實施例6(1) 無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的粒度選擇選用50~~1000微米粒度無機(jī)非晶態(tài)生物活性 粉體和造孔劑按4.5: 1質(zhì)量比例搭配，添加適量的濃度為3%的聚乙烯醇溶液作為粘結(jié)劑， 攪混均勻，造孔劑的質(zhì)量占混合物的總質(zhì)量的5%，其中無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體的各組分的 質(zhì)量份數(shù)如下CaO: 20， P205: 5， Na20: 20， Si02 : 41。。(2) 稱量5.0g上述粉體倒入膜具(內(nèi)腔尺寸為7mm*30mm*60mm)中，在50MP壓力下 壓制成型，脫模后取出。(3) 熱處理將制得的條狀塊體放入氧化鋯匣缽中，在溫度程序控制箱式電阻爐內(nèi)250 'C 80(TC下熱處理360分鐘，即制得尺寸為7mm*8mm*60mm的無機(jī)非晶態(tài)生物活性多孔條 狀修復(fù)材料。上述實例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其 他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為 等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種具有多種形狀的無機(jī)生物活性骨組織修復(fù)材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)在50-1000微米的無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體中加入粘結(jié)劑，再加入造孔劑進(jìn)行混合，攪混均勻；其中，造孔劑的質(zhì)量占混合物總質(zhì)量的5％～45％；或者在50-1000微米的無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體中加入粘結(jié)劑；(2)將步驟(1)得到的混料放入鋼制模具，在20～50MP下壓制成型；(3)將步驟(2)得到的壓制成型的塊體放入氧化鋯匣缽中，在300～900℃下熱處理1～5個小時，得到具有多種形狀的無機(jī)生物活性骨組織修復(fù)材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的粘結(jié)劑是質(zhì)量濃度為0.5%-5% 的聚乙烯醇溶液。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體成分 是CaO-P205-Na20-Si02，其中各組分的質(zhì)量份數(shù)如下CaO : 20-29 P205 : 5-7 Na20: 20-29 Si02 : 41-49。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有多種形狀無機(jī)生物活性骨組織修復(fù)材料的制備方法，包括如下步驟在50-1000微米的無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體中加入粘結(jié)劑，再加入造孔劑進(jìn)行混合，攪混均勻；其中，造孔劑的質(zhì)量占混合物總質(zhì)量的5％～45％；或者在50-1000微米的無機(jī)非晶態(tài)生物活性粉體中加入粘結(jié)劑；再將得到的混料放入鋼制模具壓制成型；最后放入氧化鋯匣缽中，在300～900℃下熱處理1～5個小時，得到具有多種形狀的無機(jī)生物活性骨組織修復(fù)材料。本發(fā)明制備的骨組織修復(fù)材料具有多種形狀選擇，良好的力學(xué)強(qiáng)度、生物相容性和一定的可降解性；材料化學(xué)組分可調(diào)，制備工藝簡單易行，工藝參數(shù)易于控制、產(chǎn)量大。
文檔編號A61L27/02GK101239201SQ200810025629
公開日2008年8月13日 申請日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者李向軍, 趙娜如, 陳曉峰 申請人:華南理工大學(xué)