專利名稱：一種高強度增塑珊瑚人工骨及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用人造骨及其制備技術，特別是涉及一種能夠顯著提高醫(yī)用人
造骨強度的、在生產過程中能夠顯著降地低制作周期和成本的、生產排放符合環(huán)保要求的 高強度增塑珊瑚人工骨及其制備方法。
背景技術：
骨缺損的植骨填充，脊柱及關節(jié)的融合所需的植骨材料一直是骨重建與修復的重 要的研究方向。研究重點在于找出具有良好理化性質、生物學特性的生物材料作為骨移植 材料。先后有多種材料用于骨缺損的修復，如同種異體骨、異種異體骨、異體煅燒骨等，取得 了一定的治療效果。但傳統(tǒng)的同種異體骨、異種異體骨的免疫原性問題仍未得到有效克服， 在臨床應用中發(fā)現(xiàn)與自體骨移植比較差異太大，臨床應用效果不理想。 人工合成材料如羥基磷灰石、磷酸鈣類物質、磷酸三鈣TCP，由于目前工藝及技術 的限制，其機械強度達不到要求，同時該類人工材料無孔或孔徑小，孔道間的盲孔多或孔隙 率變異大，孔隙交通達不到骨組織內向生長的結構要求。1971年人們發(fā)現(xiàn)珊瑚具有與人骨 相似的孔隙結構，并且有良好的生物相容性，開始應用原始珊瑚羥基磷灰石作為骨移植材 料，但臨床應用發(fā)現(xiàn)機械強度達不到要求，脆性大，進行精密加工困難，影響成骨，特別是在 需要一定力學支撐的部位進行應用時受到明顯的限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種強度高、生物相容性好、骨傳 導特性好、無抗原性和具有良好的成型和機械加工特性的高強度增塑珊瑚人工骨及其制備 方法。 本發(fā)明的目的通過下述技術方案予以實現(xiàn)所述人造骨的原材料包括天然珊瑚
塊、骨水泥和輔料，所述天然珊瑚塊為濱珊瑚，所述骨水泥為丙烯酸類骨水泥。 所述濱珊瑚的微孔直徑為200-500um。 制作上述高強度增塑珊瑚人工骨的制備方法包括工藝步驟原料準備、填充、成型 干燥和成品驗收；所述工藝步驟填充，是將原材料放置在離心機內進行高速離心處理，在高 速離心力的作用下，用骨水泥對天然珊瑚塊進行微孔充填，所述高速離心處理在25 28°C 的室溫下進行，時間為2 8分鐘。 所述高速離心處理的離心力，根據天然珊瑚塊的尺寸大小調控在1 10g之間?？?在1 10g之間。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點在醫(yī)學各領域應用廣泛，工藝簡單易行， 生產過程中利于環(huán)保。本發(fā)明的制備方法適合制造珊瑚人工骨的生產企業(yè)使用。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明
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本發(fā)明所述的人造骨 主要原材料包括天然珊瑚塊、骨水泥和輔料，所述天然珊瑚塊為濱珊瑚，所述骨水 泥為丙烯酸類骨水泥。 所述濱珊瑚的微孔直徑為200-500um。 制作上述高強度增塑珊瑚人工骨的制備方法 包括工藝步驟原料準備、填充、成型干燥和成品驗收；所述工藝步驟填充，是將原 材料放置在離心機內進行高速離心處理，在高速離心力的作用下，用骨水泥對天然珊瑚塊 進行微孔充填，所述高速離心處理在25 28t:的室溫下進行，時間為2 8分鐘。
所述高速離心處理的離心力，根據天然珊瑚塊的尺寸大小調控在1 10g之間?？?在1 10g之間。 所述濱珊瑚，主要產地為中國的海南、中國的臺灣、日本、地中海、非洲海岸、紅海、 馬來西亞、西印度群島、太平洋等地區(qū)。濱珊瑚屬于有機珍寶，三方晶體結構，主要成分有碳 酸鈣或介殼素，硬度3，比重2. 68，折射率1. 49_1. 66，光澤暗淡至玻璃般。由稱為珊瑚 蟲的海洋動物骨骼遺物形成。這些微生物以群居的方式生存，形成分枝結構，最終形成珊瑚 礁和環(huán)礁，這些珊瑚"樹枝"通常具有獨特的條紋或木紋結構。濱珊瑚為一種特殊的珊瑚， 主要分布在熱帶海洋，主要成分為碳酸鈣，其結構為塊狀的多孔結構，與分支狀的鹿角珊瑚 不同，它不含介殼素，獨特的多孔結構使該類珊瑚被稱為類骨珊瑚。
在本實施例中，丙烯酸類骨水泥為PMMA。 采用直徑200-500um微孔的天然珊瑚，在高速離心力環(huán)境下使其微孔內均勻充填 丙烯酸類骨水泥，它能夠改善人工骨的力學特性，使人工骨在耐壓，碎性，機械加工性能得 到大的改善，同時具備骨移植材料的支撐，支架及骨傳導能力。 本發(fā)明制備方法的特點為在室溫條件下進行，通過骨水泥PMMA在天然珊瑚孔道 內的滲透，使孔道內充填增塑劑PMMA與珊瑚天然獨特的相互連通，尺寸均勻的孔道使固化 前流體狀增塑劑達到均勻完全填充的目的，流體狀的增塑劑PMMA固化后形成良好的網架 結構，并具有耐壓、一定的彈性與韌性的高強度網架增塑材料復合后能改善珊瑚人工骨的 機械強度。 用骨水泥單體粉劑甲基炳烯酸甲酯_苯乙烯共聚物mmA/S及聚合反應弓|發(fā)劑過氧 化二苯甲酰BPO，引發(fā)聚合劑含量越高，固化時間越短。液體中含單體LMMA及阻聚劑，防止 單體在保存過程中發(fā)生聚合反應，促進劑DMP加速聚合反應。引發(fā)劑與單體粉劑2 : l混 合，均勻快速攪拌，在高度流動性的面糊期與天然珊瑚混合，在高速離心機內以1 IOG進 行離心，使珊瑚的孔道內均勻的充填骨水泥。
在工藝步驟充填采用高速離心法，具有下述優(yōu)點 1、充填速度快，在2 8分鐘內完成對珊瑚的骨水泥充填，因為在25 28。C的室 溫下，骨水泥的凝固分為四期，出絲時間為2 6分鐘，成團時間為4 9分鐘，固定時間為 10 15分鐘，骨水泥的流動期只有2 6分鐘的時間，成團期后骨水泥喪失流動的功能，不 能對珊瑚200um直徑的微孔進行充填。 2、離心力可根具珊瑚塊的尺寸大小進行選擇調控，從而完成對大尺寸珊瑚的骨水 泥充填。 3、離心法對珊瑚進行骨水泥充填非常均勻，由于珊瑚人工骨天然的獨有孔隙，沒有盲管，液狀的骨水泥可對珊瑚骨進行有效填充，使珊瑚內孔道內完全的充填骨水泥。
4、離心法骨水泥的強度最高，因為在離心條件下骨水泥中存在的汽泡最小，因為 手工攪拌后骨水泥的空隙率為9 % 27 % ，真空攪拌為1 % ，而使用離心法氣孔率< 1 % 。離 心法的密度最高，因此強度也最高。 本發(fā)明采用了濱珊瑚和丙烯酸類骨水泥PMMA的高強度增塑珊瑚人工骨的特性
1、強度高單純的天然珊瑚質堅硬，脆性大，機械強度差.骨水泥為高分子塑料的 一種，具有塑料所具備的韌性，與珊瑚結合后能對抗材料的脆性同時提供良好的硬度。
2、生物相容性好骨水泥是骨外科最常用的生物材料，經長期的臨床應用證明具有 非常好的生物相容性，天然珊瑚的化學成分為碳酸鈣，生物相容性好，在體內可降解為二氧 化碳與鈣離子，天然珊瑚降解的速度為3到6個月，天然珊瑚降解后將留下網狀結構的骨水 泥網架。 3、無毒骨水泥材料的聚合反應是在體外進行的，沒有傳統(tǒng)使用方法中骨水泥單體 游離進入人體，引起各種并發(fā)癥的弊端。 4、骨傳導特性本材料特有的微孔系統(tǒng)在珊瑚逐步的降解過程中形成，由于微孔的 形成速率與骨組織自然的爬行替代速率一致，珊瑚降解吸收后在骨水泥內形成微孔，骨水 泥微孔的孔徑200um非常的適應骨的內向性生長，同時天然珊瑚的化學成分為碳酸鈣，在 體內的降解中形成的鈣離子也有利于骨的生長。 5、無抗原性骨水泥與珊瑚碳酸f丐均為無機材料，在體內不剌激機體產生免疫反 應，不產生排斥現(xiàn)象。 6、良好的機械加工特性珊瑚的脆性大因而不宜進行精密的機械加工，骨水泥進行 增塑后強度及韌性大幅度提高，可采用各種車床、銑床、磨床對材料進行精密的機械加工。
7、增塑后的材料可制備成各種特殊的形狀以適應臨床的應用，如制成圓柱狀、螺 栓狀用于椎間植骨融合，可加工成人工椎體等。 8、在醫(yī)學各領域應用廣泛其制成的成品可在骨科、口腔、眼科及整形外科中應用， 特別在有強度需求的椎間融合器、人工椎體、脛骨平臺骨折負重面的重建，而且由于高強度 網狀增塑材料的存在有可能在材料內預制鑼釘孔的基礎上用于對人工珊瑚骨移植材料的 固定，大大的增進了高強度增塑珊瑚人工骨的應用范圍。 9、產品的使用方便，不需要低溫保存，可高溫消毒或采用高能輻射消毒。 本發(fā)明采用了濱珊瑚和丙烯酸類骨水泥PMMA制備高強度增塑珊瑚人工骨方法的
特性 1、工藝簡潔制造設備的投入少，制造的過程容易控制，產品質量的均一性好。
2、高速離心法對高強度增塑珊瑚人工骨的充填方法與現(xiàn)有技術的填充方法比較。 此為原創(chuàng)發(fā)明，目前國內外沒有同類技術。 3、環(huán)保性好生產過程中無毒副產品生成，無廢水、廢渣等產生，生產時的能耗低。
權利要求
一種高強度增塑珊瑚人工骨，原材料包括天然珊瑚塊、骨水泥和輔料，其特征在于所述天然珊瑚塊為濱珊瑚，所述骨水泥為丙烯酸類骨水泥。
2. 根據權利要求1所述的高強度增塑珊瑚人工骨，其特征在于所述濱珊瑚的微孔直徑為200-500um。
3. —種制作如權利要求1或2所述高強度增塑珊瑚人工骨的制備方法，包括工藝步驟原料準備、填充、機械加工成型和成品驗收；其特征在于所述工藝步驟填充，是將原材料 放置在離心機內進行高速離心處理，在高速離心力的作用下，用骨水泥對天然珊瑚塊進行微孔充填，所述高速離心處理在25 28t:的室溫下進行，時間為2 8分鐘。
4. 根據權利要求3所述的高強度增塑珊瑚人工骨的制備方法，其特征在于所述高速 離心處理的離心力，根據天然珊瑚塊的尺寸大小調控在1 10g之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強度增塑珊瑚人工骨及其制備方法，所述人工骨的原材料包括天然珊瑚塊、骨水泥和輔料，天然珊瑚塊為濱珊瑚，其微孔直徑為200-500um，骨水泥為丙烯酸類骨水泥；所述人工骨制備方法包括工藝步驟原料準備、填充、成型干燥和成品驗收，工藝步驟填充，是將原材料放置在離心機內進行高速離心處理，在高速離心力的作用下，用骨水泥對天然珊瑚塊進行微孔充填，所述高速離心處理在25～28℃的室溫下進行，時間為2～8分鐘。所述高速離心處理的離心力，根據天然珊瑚塊的尺寸大小調控在1～10g之間。本發(fā)明在醫(yī)學各領域應用廣泛，工藝簡單易行，生產過程中利于環(huán)保。本發(fā)明的制備方法適合制造珊瑚人工骨的生產企業(yè)使用。
文檔編號A61L27/56GK101766844SQ20091022672
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權日2009年12月24日
發(fā)明者孟志斌 申請人:湖南康勝生物材料科技有限公司;孟志斌