專利名稱：一種治療骨缺損的鎂或鎂合金降解修復(fù)單體及修復(fù)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體的涉及一種治療骨缺損的可降解修復(fù)體。
背景技術(shù)：
用人工材料制造的人骨替代品或者骨折固定材料可統(tǒng)稱為人工骨。人工骨材料主要有高分子合成材料如聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯等、無機(jī)材料如硫酸鈣、磷酸三鈣、羥基磷灰石、氧化鋁生物陶瓷以及不銹鋼、鈦合金等金屬合金等。理想的人工骨材料不管是應(yīng)用于固定還是骨替代或者作為骨缺損的修復(fù)體，都應(yīng)該具有良好的生物相容性和生物可降解性，并能夠促進(jìn)新骨細(xì)胞的生成。對于金屬合金做 骨替代材料或修復(fù)體，目前應(yīng)用的材料大多數(shù)可降解性能差，無法平衡骨吸收和新骨生成，不能很好地應(yīng)用為骨替代或修復(fù)體。而PEEK等高分子材料也存在上述問題。磷酸三鈣(Tricalcium phosphate)人工骨材料是目前國內(nèi)外研究和應(yīng)用較多的骨替代或修復(fù)體材料之一，由于其理化性質(zhì)與骨組織相似，生物相容性良好，具有一定的傳導(dǎo)成骨能力，并能在體內(nèi)進(jìn)行生物降解，因此得到廣泛的研究與應(yīng)用。但是由于磷酸三鈣一般呈顆粒狀，在缺損骨組織部位很難成型，力學(xué)性能更很大程度上受降解速度影響，因此其應(yīng)用有一定的局限性。鎂是哺乳動物和人類所必需的微量元素，在人體內(nèi)起到重要作用。當(dāng)鎂離子濃度控制在一定范圍之內(nèi)時，不但不會產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用，而且可以促進(jìn)軟骨細(xì)胞的增殖和分化，有利于軟骨形成。鎂合金植入體內(nèi)后，表面有磷酸鹽生成，在磷酸鹽與骨組織間有新骨形成。隨著鎂合金植入時間的延長，磷酸鹽層不斷向新骨組織轉(zhuǎn)變，這樣新骨就在鎂合金植入體上生長。另外，鎂及鎂合金具有金屬材料的良好力學(xué)性能及良好的加工性能，由鎂及鎂合金作為人工骨材料，可以使人工骨具有良好的力學(xué)支撐作用，按照植入部位的不同可加工成所需形狀進(jìn)行植入。鎂及鎂合金人工骨在作為骨替代或修復(fù)體材料方面具有良好的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有技術(shù)中對于金屬鎂及鎂合金作為可降解的骨替代或修復(fù)體材料已有報道，例如在錐間融合器和內(nèi)固定、植入材料中的應(yīng)用等，但鎂的降解速度過快，且降解中會產(chǎn)生大量氫氣，導(dǎo)致影響向新骨的轉(zhuǎn)化和溶血率的增加，若在椎間融合器中應(yīng)用，產(chǎn)生的氣體進(jìn)入脊髓還會導(dǎo)致神經(jīng)受壓等問題?，F(xiàn)有技術(shù)中報道有采用一定的涂層來控制氫氣的降解速度，但并不能實現(xiàn)定量控制，無法實現(xiàn)鎂降解和新骨生成的可控轉(zhuǎn)換，鎂降解的時間和新骨生成的效果仍然無法預(yù)期。因此目前鎂及鎂合金人工骨的實際應(yīng)用還有很長一段距離。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述問題，本發(fā)明提供一種治療骨缺損的可降解修復(fù)單體、修復(fù)體。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種治療骨缺損的可降解修復(fù)單體，由鎂或鎂合金制成，表面具有控制鎂或鎂合金的降解速度的改性涂層，其特征在于所述可降解修復(fù)體體積為Imm3 Scm3，所述可降解修復(fù)單體的降解速率為三個月內(nèi)降解5-20%。所述鎂合金中鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50-100%，所述鎂合金為AZ31合金、ZK61合金、WE43 合金、LAE442 合金、Mg-Ca 合金、Mg-Zn 合金、Mg-Mn-Zn 合金、Mg-Zn-Ca 合金、Mg-Zn-Mn-Ca 合金、Mg-Si-Ca 合金、Mg-RE 合金、Mg-Y 合金、Mg-Y-RE 合金或 Mg-Nd-Zn-Zr 合金。所述涂層為Ca-P涂層、微弧氧化涂層、氟化物涂層或堿熱處理涂層。所述修復(fù)單體為多面體形狀。所述多面體形狀為圓柱形、正方形、長方形或五面體。所述多面體半徑、高度或邊長為Imm 20mm。一種治療骨缺損的可降解修復(fù)體，包括經(jīng)組合后可填充于需修復(fù)部位的、若干體積為Imm3 Scm3的上述的修復(fù)單體，所述可降解修復(fù)體的降解速率為三個月內(nèi)降解5-20%。發(fā)明效果本發(fā)明是由具有生物活性及可吸收性的金屬鎂合金制備而成的多面體狀修復(fù)單體及修復(fù)體，修復(fù)應(yīng)用范圍包括各種松質(zhì)骨壓縮復(fù)位后造成的骨缺損，及各種骨病灶清除后殘留的骨缺損等。本發(fā)明的修復(fù)單體表面經(jīng)過改性處理加有涂層，用于控制鎂基材料的降解速度，調(diào)節(jié)鎂離子和氣體的釋放速度和釋放周期。本發(fā)明的修復(fù)體并不按照需修復(fù)的空間大小制備，而是制備為體積較小的顆粒，在需要修復(fù)的區(qū)域填充若干修復(fù)單體，由于每個顆粒表面都有控制其降解的涂層，因此整體實現(xiàn)一種緩釋的效果，防止在需修復(fù)區(qū)域只存在一個修復(fù)單體時，當(dāng)表面的涂層消耗盡之后，出現(xiàn)鎂的降解速率突然增大的問題。由于骨缺損位于骨表面，鎂降解時產(chǎn)生的氣體可迅速逸走，因此在本發(fā)明的應(yīng)用環(huán)境下來說H2的排出所產(chǎn)生的影響較小，順利的實現(xiàn)骨缺損的修復(fù)。本發(fā)明的單體的優(yōu)選涂層厚度和顆粒大小滿足三個月降解量5-20 %的要求，在此降解速率下，骨骼既能得到鎂充分的成骨誘導(dǎo)，又能盡可能快的生長，避免出現(xiàn)鎂降解過快無法實現(xiàn)成骨誘導(dǎo)，或者降解過慢影響骨骼在生長的問題。所述各合金根據(jù)成分的不同具有不同的力學(xué)強(qiáng)度，可根據(jù)欲修復(fù)位置的具體需求采用合適的材料制備修復(fù)體。所述各涂層均可以根據(jù)調(diào)節(jié)PH值的原理達(dá)到控制鎂降解和氣體釋放速度的目的。所述修復(fù)單體大小及形狀依據(jù)缺損部位及類型有所不同，并兼顧微創(chuàng)操作要求及降解速度因素。本發(fā)明具有以下特點I.本發(fā)明的鎂或鎂合金骨修復(fù)體具有更高的成骨誘導(dǎo)活性，促進(jìn)鈣沉積修復(fù)骨缺損；2.本發(fā)明的鎂或鎂合金骨修復(fù)體具有良好的力學(xué)性能，植入后可起到更好的力學(xué)支撐作用； 3.本發(fā)明的鎂或鎂合金骨修復(fù)體形狀及大小能夠?qū)崿F(xiàn)鎂緩釋的效果，兼顧誘導(dǎo)成骨及降解速度因素；4.本發(fā)明的鎂或鎂合金骨修復(fù)體具有原材料價格低、控釋涂層加工性能優(yōu)異。


圖I為實施例I示意圖其中(a)為直徑5mm圓柱形鎂合金修復(fù)體，(b)為修復(fù)脛骨近端松質(zhì)骨缺損操作圖，(C)為修復(fù)后影像。
具體實施例方式下面根據(jù)附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。實施例I采用純度為99. 99%的純鎂制備出如圖1(a)所示直徑為5mm高度為3mm的圓柱形 修復(fù)體，并米用化學(xué)沉積方法在表面制備厚度為18 ii m的Ca-P涂層。米用廣西巴馬小型豬制造脛骨近端骨缺損模型(20*10*10mm)，將適量修復(fù)單體形成的修復(fù)體植入骨缺損內(nèi)，如圖1(b)所示，8W后，CT掃描，觀察植入樣品周圍骨組織修復(fù)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如圖1(c)所示在樣品周圍形成骨組織包繞，皮質(zhì)區(qū)缺損基本愈合，無變形。實施例2米用ZK60鎂合金制備出五面體修復(fù)體,并通過微弧氧化方法在表面制備出厚度為22 ii m的微弧氧化(MAO)涂層(主要成分為MgO和Mg2SiO3)。采用廣西巴馬小型豬經(jīng)腰椎椎弓根截骨制造壓縮骨折后骨缺損模型(10*10*10mm)，將適量修復(fù)單體組成的修復(fù)體植入打?qū)?，五面體的設(shè)計有利于經(jīng)椎弓根通道植入及植入椎體后面受力承重。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，缺損模型愈合，椎體高度無丟失。實施例3采用WE43合金制備出5*5*10mm的長方體修復(fù)體，并通過氟化處理方法,在其表面制備出氟化物涂層(主要成分為MgF2)，涂層厚度為lym。采用比格犬頸椎間盤摘除前路植骨融合模型，以椎間盤為中心制造5*10*5mm槽形骨缺損，將制備好的若干長方體修復(fù)單體組成的修復(fù)體嵌入打?qū)?。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著鎂合金的降解，骨組織逐漸長入，包繞樣品形成的骨殼構(gòu)成了椎間融合骨橋，實現(xiàn)堅強(qiáng)前路融合。實施例4采用Mg-ICa合金制備出直徑為5_高度為3_的圓柱形修復(fù)體，并采用化學(xué)沉積方法在表面制備厚度為18 Pm的Ca-P涂層。采用廣西巴馬小型豬制造脛骨近端骨缺損模型(20*10*10mm)，將適量修復(fù)單體組成的修復(fù)體植入骨缺損內(nèi)(附圖b)，8W后，CT掃描，觀察植入樣品周圍骨組織修復(fù)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在樣品周圍形成骨組織包繞，皮質(zhì)區(qū)缺損基本愈合。實施例5米用Mg_6Zn鎂合金制備出五面體修復(fù)體，并通過電化學(xué)沉積方法在表面制備出厚度為4 Pm的羥基磷灰石涂層。采用廣西巴馬小型豬經(jīng)腰椎椎弓根截骨制造壓縮骨折后骨缺損模型(2*10*10mm)，將適量修復(fù)單體組成的修復(fù)體植入打?qū)?，五面體的設(shè)計有利于經(jīng)椎弓根通道植入及植入椎體后面受力承重。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，缺損模型愈合，椎體高度無丟失。以上實施例證明本發(fā)明通過鎂合金加以控制釋速的涂層制備作為治療骨缺損的修復(fù)體，具有良好的生物相容性和力學(xué)性能，能夠滿足作為修復(fù)體所需的要求。以上實施例并不是對本發(fā)明的限定，具體的樣品形狀、涂層和合金 成分根據(jù)不同的實際情況可進(jìn)行選擇和調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種治療骨缺損的可降解修復(fù)單體，由鎂或鎂合金制成，表面具有控制鎂或鎂合金的降解速度的改性涂層，其特征在于所述可降解修復(fù)單體體積為Imm3 Scm3，所述可降解修復(fù)單體的降解速率為三個月內(nèi)降解5-20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種治療骨缺損的可降解修復(fù)單體，其特征在于所述鎂合金中鎂元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50-100%，所述鎂合金為AZ31合金、ZK61合金、WE43合金、LAE442合金、Mg-Ca 合金、Mg-Zn 合金、Mg-Mn-Zn 合金、Mg-Zn-Ca 合金、Mg-Zn-Mn-Ca 合金、Mg-Si-Ca合金、Mg-RE合金、Mg-Y合金、Mg-Y-RE合金或Mg-Nd-Zn-Zr合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種治療骨缺損的鎂合金可降解修復(fù)單體，其特征在于所述涂層為Ca-P涂層、微弧氧化涂層、氟化物涂層或堿熱處理涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種治療骨缺損的鎂合金可降解修復(fù)體，其特征在于所述修復(fù)單體為多面體形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種治療骨缺損的鎂合金可降解修復(fù)單體，其特征在于所述多面體形狀為圓柱形、正方形、長方形和/或五面體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5任一所述的一種治療骨缺損的鎂合金可降解修復(fù)單體，其特征在于所述多面體半徑、高度或邊長為Imm 20_。
7.一種治療骨缺損的可降解修復(fù)體，其特征在于包括若干經(jīng)組合后可填充于需修復(fù)部位的、如權(quán)利要求1-6任一所述的修復(fù)單體，所述可降解修復(fù)體的降解速率為三個月內(nèi)降解 5-20%。
全文摘要
一種治療骨缺損的可降解修復(fù)單體，由鎂或鎂合金制成，表面具有控制鎂或鎂合金的降解速度的改性涂層，若干修復(fù)單體構(gòu)成一種治療骨缺損的可降解修復(fù)體。本發(fā)明的修復(fù)體制備為體積較小的顆粒，在需要修復(fù)的區(qū)域填充若干修復(fù)單體，由于每個顆粒表面都有控制其降解的涂層，因此整體實現(xiàn)一種緩釋的效果，防止在需修復(fù)區(qū)域只存在一個修復(fù)單體時，當(dāng)表面的涂層消耗盡之后，出現(xiàn)鎂的降解速率突然增大的問題。由于骨缺損位于骨表面，鎂降解時產(chǎn)生的氣體可迅速逸走，因此在本發(fā)明的應(yīng)用環(huán)境下來說H2的排出所產(chǎn)生的影響較小，順利的實現(xiàn)骨缺損的修復(fù)。
文檔編號A61L27/32GK102698317SQ20121012261
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者張強(qiáng), 王巖, 譚麗麗 申請人:張強(qiáng), 王巖