專利名稱：骨代用品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括地說，本發(fā)明是關(guān)于骨代用品材料，特別是關(guān)于能夠支持或促進(jìn)骨生長進(jìn)入其孔隙內(nèi)的多孔材料。
背景技術(shù)：
在骨折或其它骨損傷的情況下，適當(dāng)?shù)墓怯虾碗S后良好的骨重建，都高度依賴于保持骨碎片之間的穩(wěn)定性，以及，在骨脫鈣的情況下，主要取決于保持其生理應(yīng)變力水平。使用外部的緊縛繃帶和鑄型固定等方式，可以獲得外部的結(jié)構(gòu)支撐。內(nèi)部的結(jié)構(gòu)支撐通常是借助于內(nèi)部固定裝置如骨板，螺釘和髓內(nèi)連桿等來提供，其中的一些在晚些時候可能需要通過外科手術(shù)除去，所有的這些，對于病人都可能是令人憂慮的負(fù)擔(dān)和損傷性的。
因此，需要一種可作為骨代用品的產(chǎn)品，它既能作為骨移植材料，還能提供結(jié)構(gòu)支撐作用。在替換或修復(fù)下肢長骨，以及為了用于脊椎融合技術(shù)時尤其是如此。創(chuàng)傷，骨質(zhì)疏松，嚴(yán)重的骨關(guān)節(jié)炎或類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，關(guān)節(jié)置換和骨癌，都可能需要包括使用結(jié)構(gòu)性骨代用品材料在內(nèi)的治療。
成功的骨移植需要有為骨長入提供支架的骨傳導(dǎo)性基質(zhì)；提供誘導(dǎo)骨再生和修復(fù)的化學(xué)作用劑的骨誘導(dǎo)因子；借助于它們能分化為成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的能力，為骨再生提供基礎(chǔ)構(gòu)件塊的生骨細(xì)胞，并且還需要對移植位置提供結(jié)構(gòu)完整性，以使得被移植物支持的負(fù)荷適當(dāng)。
目前的骨移植材料包括自體移植物(使用來自該病人的骨)，同種異體移植物(使用尸體骨)，以及多種人造的或合成的骨代用品材料。自體移植物由松質(zhì)骨和／或皮質(zhì)骨組成。松質(zhì)骨移植物實際上不提供任何結(jié)構(gòu)完整性。當(dāng)此移植物引入，并在其下面建造新骨時使骨強(qiáng)度增加。對于皮質(zhì)骨，此移植物最初可提供某些結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。但是，當(dāng)受移植骨滲入此移植物時，不能存活的骨將通過重吸收被除去，使此移植物的強(qiáng)度顯著地降低。使用自體移植骨還可能在取骨位置對病人造成嚴(yán)重的疼痛，并且，可從病人獲取這種骨的數(shù)量當(dāng)然是很有限的。同種異體移植物類似于自體移植物，它們也由松質(zhì)骨和／或皮質(zhì)骨組成，但可獲得較多的數(shù)量和體積。對同種異體移植物的消毒方法可能會損害此種移植物的結(jié)構(gòu)和生物化學(xué)特性。使用同種異體移植骨至少要承擔(dān)轉(zhuǎn)移疾病的某些危險，以及移植物可能不能很好地被結(jié)合的危險。
對于可方便使用的結(jié)構(gòu)性骨修復(fù)材料，它們必須能夠形成為適合修復(fù)位置的外形所設(shè)計的復(fù)雜形狀。外形精確相符的移植物將會增進(jìn)天然骨的整合作用，并可提供較好的負(fù)荷支撐能力。為了促進(jìn)可引導(dǎo)受移植骨滲入移植物的骨重建和再生，常常要求天然骨和骨代用品材料之間有緊密的負(fù)荷支撐接觸。理想的情況是，骨代用品材料的強(qiáng)度和硬度以及彈性(即它對負(fù)荷和負(fù)荷量的反應(yīng))，應(yīng)該與天然骨的相似。
在如下文獻(xiàn)中給出了對可植入矯形術(shù)材料的概述Damien，Christopher J．，和Parsons，Russell J．，“骨移植和骨移植代用品對當(dāng)前技術(shù)及其應(yīng)用的述評”，應(yīng)用生物材料雜志，Vol．2，pp．187-208(1991)。
已有多種材料被建議用作骨代用品材料，一方面包括適合于在膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)替換物周圍填充缺陷的成形多孔金屬物體，另一方面還包括成形陶瓷材料。一般來說，可通過燒結(jié)處理使陶瓷材料成形，其中是先將陶瓷材料如氧化鋯的粉末在模具內(nèi)壓制成所需要的形狀，然后加熱至燒結(jié)溫度。這樣所形成材料的多孔性通常是非常低。采用磷酸鈣(例如氟磷灰石，羥磷灰石和磷酸三鈣)的材料也可以用這種方式燒結(jié)，這種磷酸鈣具有充當(dāng)骨生長基質(zhì)的能力(骨傳導(dǎo)性)。
已有人建議先將陶瓷粉末如氧化鋯和羥磷灰石，或者氟磷灰石和尖晶石混合均勻，然后在模具內(nèi)壓制此混合物，并燒結(jié)或均勻地?zé)釅盒纬缮晕⒍嗫椎难趸喬沾?，這種陶瓷具有至少部分地填充了羥磷灰石的小孔。參閱Tamari等的美國專利4，957，509，以及Aksaci，D等，用于骨橋的多孔氟磷灰石／尖晶石骨陶瓷，陶瓷會刊，Vol．48，p 283(1995)。還有人建議使用既具有高多孔結(jié)構(gòu)部分，又具有低多孔結(jié)構(gòu)部分的陶瓷制品，參閱Hakamatsuka等的美國專利5，152，791，Johansson的美國專利5，464，440，和Borom的美國專利4，237，559。還可參見Klawitter等的美國專利4，000，525。后一參考文獻(xiàn)是使用Al2O3滑泥，使其發(fā)泡形成多孔結(jié)構(gòu)，然后加熱燒制。
總的來說，被提議用于骨代用品的金屬或陶瓷材料都是低孔隙度的，并且包括具有以磷酸鈣基礎(chǔ)材料填充或包涂的部分多孔表面的基本上致密的金屬和陶瓷。所形成的結(jié)構(gòu)具有致密的金屬核心或陶瓷核心，以及核心材料和磷酸鈣組合物的表面，或者基本上是磷酸鈣的表面。這種類型的骨代用品材料通常重而且致密，并且常常是結(jié)構(gòu)明顯地比骨堅硬。參閱美國專利5，306，673(Hermansson等)，4，599，085(Riess等)，4，626，392(Kondo等)，和4，967，509(Tamari等)。天然骨當(dāng)處于加壓受力狀態(tài)時是逐漸地斷裂(骨的某些成分有分散負(fù)荷的作用)，然而如上所述的骨代用品材料通常是突然地嚴(yán)重斷裂。
在一個實施方案中，本發(fā)明提供了一種可用作骨代用品材料的堅固制品。此制品包含有連續(xù)性的，堅固的支撐框架，它具有分隔遍布于制品整個容積內(nèi)的許多相互連通空隙的支柱，此制品還含有包含在其空隙內(nèi)的骨傳導(dǎo)性材料，以及比較有彈性的夾層，此夾層是生物可吸收性的，它位于支撐框架和骨傳導(dǎo)性材料之間，并至少部分地將它們分隔開。在對施加于該制品上的物理學(xué)應(yīng)力發(fā)生反應(yīng)時，此夾層具有以類似于天然骨對所施加應(yīng)力的反應(yīng)方式，在制品內(nèi)傳遞和分散負(fù)荷的作用，包括對支柱的液體力學(xué)加固。這種制品的斷裂不是突然地徹底崩潰，而是逐漸地斷裂。在此實施方案中，可以認(rèn)為本發(fā)明提供了一種可用作骨代用品材料的堅固的組合制品，此制品在其骨傳導(dǎo)性材料的內(nèi)部是由開放的支撐性骨架或框架組成，這種骨傳導(dǎo)性材料摻入了生物可吸收的彈性材料，或者是被這種彈性材料所環(huán)繞。此制品還可能包含促使骨向其內(nèi)部生長的材料。
該支撐性框架優(yōu)選地是一種陶瓷材料的，它具有分隔遍布于制品整個體積內(nèi)的許多相互連通空隙的支柱，以及由此支撐框架所攜帶的，并暴露于相互連通孔道的骨傳導(dǎo)性組合物。這種骨傳導(dǎo)性組合物至少占有與框架成分相同的總體積的一部分。合乎要求的是，這種支撐性框架應(yīng)具有在20％-90％范圍內(nèi)的空隙容積，而優(yōu)選地是至少具有50％。此外，該支撐性框架成分的孔道平均尺寸，合乎要求的至少是50μm，優(yōu)選地是在200μm-600μm之間。
可能是如下一種或幾種組合的聚合材料是生物可吸收的聚合物膠原蛋白，聚乳酸，聚羥基乙酸，乳酸和羥基乙酸的共聚物，脫乙酰幾丁質(zhì)，幾丁質(zhì)，明膠，或其它任何一種可重吸收的聚合物。這種聚合物材料可單獨(dú)使用，也可以用顆粒狀或纖維狀生物可相容性材料加固，并且該組合物還可以包含已知誘導(dǎo)骨形成的生物作用劑。這種聚合材料，當(dāng)受移植骨生長進(jìn)入其空隙取代它的時候?qū)⒈恢匚铡?br> 骨傳導(dǎo)性組合物，雖然它可能也是一種連貫的相互連接體，但其體積比框架空隙中的空間小，因此在它和框架支柱之間有一段裂縫。此裂縫填充了生物可吸收的彈性材料，從而提供了一個能量吸收界面，它具有分散負(fù)荷的作用和吸收液體沖擊力的功能。而這種骨傳導(dǎo)性組合物可以在手術(shù)過程中被加入到支撐性框架的空隙內(nèi)，框架的支柱已用彈性材料包涂了。
在一個優(yōu)選的實施方案中，其支撐性框架，骨傳導(dǎo)性組合物，以及彈性的，生物可吸收性材料，每種都是連續(xù)的三維結(jié)構(gòu)，顯示出3，3連通性，并占有相同總體積的至少一部分，而優(yōu)選地是其全部，每種連續(xù)性結(jié)構(gòu)都具有相互連通的孔道，與其它的孔道相互連接。在此，其彈性層具有從支撐性框架將負(fù)荷轉(zhuǎn)移和分散至骨傳導(dǎo)性材料的作用，增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，并有助于在材料的極限狀態(tài)下避免發(fā)生易碎狀態(tài)。據(jù)認(rèn)為，這樣形成的制品與致密的陶瓷體或金屬體相比較，將能更好地以生理學(xué)方式使應(yīng)力轉(zhuǎn)移到其周圍的骨。在移植物周圍刺激骨生長和重建的過程中，這種應(yīng)力轉(zhuǎn)移是重要的，并且對于避免“應(yīng)力屏蔽”也是重要的，已知應(yīng)力屏蔽將誘發(fā)有害的骨重建反應(yīng)。
在另一實施方案中，其支柱是由一種混合物或組合性構(gòu)成，它含有支撐性材料及骨傳導(dǎo)性材料，支撐性材料使此制品具有強(qiáng)度，而骨傳導(dǎo)性材料至少部分地攜帶在其空隙的表面，這樣使它暴露于相互連通的孔道，以便提供有助于骨生長的骨傳導(dǎo)性環(huán)境，這些支柱包涂了一種生物可吸收的彈性材料，或者其空隙內(nèi)含有這種材料。
在進(jìn)一步的實施方案中，其支撐性框架含有以生物可吸收的彈性材料包涂的支柱，以便分隔開口在制品表面上的空隙，在外科手術(shù)過程中，可用磷酸鈣水泥填充這些空隙。在此實施方案中，在空隙內(nèi)磷酸鈣水泥會變硬，將支撐性框架與此變硬的磷酸鈣水泥分隔開的彈性材料，對于由外部負(fù)荷在此框架上產(chǎn)生的力具有緩沖作用。
在另一個實施方案中，在堅固框架的空隙內(nèi)填充了一種生物相容性的，生物可吸收的彈性材料的組合物，作為包含磷酸鈣或其它骨傳導(dǎo)性材料顆粒的基質(zhì)。
在還有的另一實施方案中，本發(fā)明包括上述幾種類型中任何一種的敞口分隔的制品，它還包含第二種基本上致密的連續(xù)性材料成分，此成分附著在第一種材料整體的表面，第二種成分具有不大于其總?cè)莘e10％的孔隙度。這種基本上致密的相，可能是一種陶瓷，一種聚合物，一種金屬，或者是一種組合材料。


圖1是一個斷面示意圖，圖解說明用于制備本發(fā)明制品的陶瓷框架結(jié)構(gòu)；圖2是一個斷面示意圖，圖解說明圖1的陶瓷框架結(jié)構(gòu)，其空隙內(nèi)包含一種骨傳導(dǎo)性材料；圖3是一個斷面示意圖，圖解說明圖2的陶瓷框架結(jié)構(gòu)，顯示在陶瓷框架與骨傳導(dǎo)性材料之間的縫隙內(nèi)已摻入了一種彈性材料；圖4是一個斷面示意圖，圖解說明本發(fā)明的一個實施方案；圖5是一個斷面示意圖，圖解說明本發(fā)明的另一個實施方案；以及圖6是負(fù)荷對應(yīng)力的曲線圖，說明本發(fā)明制品逐漸斷裂的模式。
圖7是采用本發(fā)明一個實施方案的股骨假肢的剖面視圖；和圖8是采用本發(fā)明一個實施方案的脛骨托盤修復(fù)術(shù)的剖面視圖。
對優(yōu)選實施方案的詳述在制備本發(fā)明的制品時，優(yōu)選地是從形成具有空隙的支撐性開放的框架開始，空隙的尺寸范圍是大約50μm-1000μm，優(yōu)選的是大約200μm-600μm，并且此框架具有至少約30％的空虛容積，優(yōu)選地是至少約50％，而最優(yōu)選的是至少約70％。此框架的材料可包括任何生物相容性的強(qiáng)硬材料，例如陶瓷材料，金屬和復(fù)合材料如氧化鋯，氧化鋯／羥基磷灰石組合物，以及氧化鋯韌化的礬土。優(yōu)選地，此框架成分是一種陶瓷材料，氧化鋯，礬土和磷酸鈣，以及它們的組合物。
在一種優(yōu)選的方法中，是通過使陶瓷粉如氧化鋯與一種有機(jī)粘合劑和水混合形成分散體，而制成陶瓷材料的滑泥漿。用這種陶瓷滑泥漿浸溫和包涂一種有機(jī)的網(wǎng)狀泡沫膠的支柱表面，此泡沫膠可以是例如由聚亞氨酯，聚酯或聚醚等構(gòu)成的各種市售泡沫膠的一種?？蓪⒋司W(wǎng)狀材料浸泡在滑泥漿內(nèi)，然后取出并瀝干除去多余的滑泥漿。如果需要，可通過多種方法中的任何一種，進(jìn)一步除去多余的滑泥漿，包括使此材料在一對緊密間距的滾筒之間通過，或通過以一股氣流沖擊此材料，可以清除由于表面張力填充于空隙內(nèi)的殘留滑泥漿。改變此滑泥漿的濃度，粘滯度和表面張力，可對保留在泡沫膠支柱表面的滑泥漿的量提供控制。為此目的濕潤劑和粘滯度控制劑也可以使用?？梢詰?yīng)用廣泛多種網(wǎng)狀的敞口材料，包括天然和合成的海綿狀材料，以及編織的和非編織的材料，只是在此實施方案中必不可少的是，此敞口的多孔材料能夠使陶瓷滑泥漿材料，通過結(jié)構(gòu)中的孔道基本完全地滲入。
一旦用滑泥漿包涂了網(wǎng)狀支柱，可通過干燥法除去滑泥漿的溶劑，理想的是溫和地加熱，然后對此結(jié)構(gòu)升溫至燒結(jié)溫度，在此溫度下，陶瓷顆粒至少部分地?zé)Y(jié)形成類似于網(wǎng)狀支柱構(gòu)型的，堅固的具有少量網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)。在達(dá)到燒結(jié)溫度之前，合乎要求地是使經(jīng)滑泥漿處理過的海綿狀材料保持在能使有機(jī)材料熱解或燒去的溫度下，遺留下不完全燒結(jié)的陶瓷框架結(jié)構(gòu)，然后使它升溫至適當(dāng)?shù)臒Y(jié)溫度。
對于大多數(shù)有機(jī)物，熱解或氧化溫度的范圍大約是200℃-600℃，而對于與本發(fā)明有關(guān)的大多數(shù)陶瓷，燒結(jié)的溫度范圍是大約1100℃-1600℃。對于這些結(jié)構(gòu)成分，氧化鋯和礬土，或者基于氧化鋯和礬土的組合物是優(yōu)選的陶瓷材料，除非打算使這些支柱也是生物可吸收的，在這種情況下還可以使用磷酸鈣。用于骨傳導(dǎo)性部分的陶瓷材料的實例包括，磷酸鈣如羥基磷灰石，氟磷灰石，磷酸三鈣以及它們的混合物，生物活性玻璃，骨傳導(dǎo)性水泥，以及含有硫酸鈣或碳酸鈣的組合物。在圖1至圖5中，圖解示意顯示了支撐性框架的一個小斷面和高倍放大的部分，如在圖1中所示的框架結(jié)構(gòu)10，具有支柱12分隔的開放性空隙14。
可用于形成強(qiáng)硬的連續(xù)性框架成分的金屬包括鈦，不銹鋼，鈷／鉻合金，鉭，鈦-鎳合金如Nitinol(鎳鈦金屬互化物)，以及其它一些超彈性金屬合金。參閱Itin等，“多孔性Nitinol的機(jī)械性能和形狀記憶”，材料品質(zhì)鑒定[32]，pp．179-187(1994)；Bobyn等，“多孔性鉭植入材料的骨向內(nèi)生長的動力學(xué)和表面力學(xué)”，矯形學(xué)研究學(xué)會，第43屆年會會刊，p．758，1997年2月9-13日，加州舊金山；以及Pederson等，“對用于治療無血管供應(yīng)壞死的多孔性鉭材料的有限成分品質(zhì)鑒定”，矯形學(xué)研究學(xué)會，第43屆年會會刊，p．598，1997年2月9-13日，加州舊金山，所有這些資料均被引入作為參考。
可借助于多種加工程序使金屬形成堅硬，連續(xù)的支撐性框架結(jié)構(gòu)，包括燃燒合成，噴鍍在一種“泡沫膠”基質(zhì)上，化學(xué)煙霧沉積法(見美國專利5，282，861)，脫模技術(shù)(見美國專利3，616，841)，起泡沫的熔融金屬(見美國專利5，281，251，3，816，952和3，790，365)，以及如用于陶瓷粉末所述的，用金屬粉末淤漿對網(wǎng)狀的多聚泡沫膠進(jìn)行復(fù)制。
適合用于本發(fā)明的骨傳導(dǎo)性材料和骨誘導(dǎo)性材料是生物學(xué)可接受的材料，骨傳導(dǎo)性材料包括如膠原蛋白和包括羥基磷灰石磷酸三鈣和氟磷灰石在內(nèi)的各種形式的磷酸鈣，骨誘導(dǎo)性物質(zhì)包括例如骨形態(tài)發(fā)生蛋白(例如rhBMP-2)，脫礦物質(zhì)的骨基質(zhì)，轉(zhuǎn)化生長因子(例如TGF-β)，成骨細(xì)胞，以及已知誘導(dǎo)骨形成的各種其它的有機(jī)物質(zhì)。骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)特性可由病人的骨髓，血漿，或小塊骨片提供，或者由市售的材料提供。骨誘導(dǎo)物質(zhì)如BMP也可以用于本發(fā)明的制品，例如，通過在I型膠原蛋白稀釋懸液中的這種物質(zhì)的水溶液中浸泡此制品。可將骨誘導(dǎo)物質(zhì)如TGF-β，在含有有效濃度TGF-β的生理鹽水中用于本發(fā)明的制品，或者也可以在彈性材料中加入這種物質(zhì)。
可以認(rèn)為，具有相互連通空隙或孔道的連續(xù)性支撐框架是主要的負(fù)荷承受成分，骨傳導(dǎo)性材料通常比此支撐框架弱。如上面所述，此支撐性框架優(yōu)選地是由陶瓷材料如氧化鋯構(gòu)成。如此形成的框架結(jié)構(gòu)，使其空隙或孔道本身的寬度，平均大于分隔相鄰空隙的支柱的厚度。這種負(fù)荷承受框基本上是完全連續(xù)性的，本身按三維結(jié)構(gòu)相互連接，其孔隙部分基本上也是完全連貫的，本身也以三維空間相互連通。這二個三維相互連接的部分是彼此滲透的。可以把這種結(jié)構(gòu)稱為3-3連通性結(jié)構(gòu)，在此第一個數(shù)字指的是連接負(fù)荷承受框架結(jié)構(gòu)的維數(shù)，第二個數(shù)字指的是連接孔隙部分的結(jié)構(gòu)維數(shù)。在Newnherm等的如下論著中對此連通性概念作了比較詳細(xì)說明；“連通性和壓電復(fù)合材料”，材料研究公報，Vol．13，pp．525-536(1978)，特此引入此文獻(xiàn)作為參考。對于在此所述的支撐框架，因為它是按3維連接，框架本身有數(shù)字3，對于其孔隙部分也可同樣看待。相比之下，部分地被燒結(jié)的粉末組合物，恒定地含有一些不與所有的其它孔隙連通的分隔的小孔和空隙。在一種致密的基質(zhì)中含有完全分隔的小孔(即盲端)的材料，具有3-0的連通性。一種材料具有一維通過基質(zhì)完全相通的小孔，此材料構(gòu)成3-1的連通性，而一種材料具有除了第三個面外有二個垂直而相互連通的小孔，此材料將具有3-2的連通性。
在此優(yōu)選的實施方案中，其框架的空隙中包含由骨傳導(dǎo)性材料如磷酸鈣構(gòu)成的三維連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，并且還包含由彈性的，理想地為生物可吸收的材料在框架支柱和骨傳導(dǎo)性材料之間構(gòu)成的三維連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，這種構(gòu)型提供了3-3-3的連通性。
在支撐框架中孔道的尺寸優(yōu)選地是至少約50μm，并且優(yōu)選地是在200μm至大約600μm的數(shù)量級。優(yōu)選地是基本上沒有小于50μm的小孔或空隙。應(yīng)該理解的是，此支撐框架中的孔道是無數(shù)不規(guī)則形狀的孔道。通過它可發(fā)生生物向內(nèi)生長過程的相互連通的孔道或空隙，構(gòu)成了在其中骨可向內(nèi)生長并形成血管的三維迷宮，也就是說，這些孔道具有與其它孔道的許多連接處，因此構(gòu)成了通過此框架的曲折路徑。一般認(rèn)為，為了適當(dāng)?shù)刂С止窍蚩蚣艿目椎纼?nèi)生長，這些孔道必須能夠容納具有至少約50μm橫切面積的組織管道。從概念上可簡便地想像，本發(fā)明材料中一個50μm的孔道，能夠容納一條具有圓形切面和50μm橫徑的“蠕蟲”通過它。換句話說，50μm的孔道應(yīng)該使具有50μm直徑的小球能夠通過它。雖然還沒有我們已知的用于測量孔道尺寸完全滿意的方法，但是有可能測定本發(fā)明制品斷面的掃描電子顯微鏡照片，觀察其結(jié)構(gòu)的平面投影，畫幾條穿過此顯微鏡照片的直線，測量與此直線相交的孔道，并且可應(yīng)用均分和標(biāo)準(zhǔn)的偏離技術(shù)，使之能夠估算出這些孔道的尺寸。
當(dāng)用于構(gòu)成支撐性框架時，氧化鋯和其它的陶瓷是非常硬的，并且遠(yuǎn)比骨更堅硬。雖然理想的是應(yīng)用具有更近似于骨彈性模量的材料作為支撐性框架，但是，本發(fā)明應(yīng)用堅硬材料的骨代用品材料也能良好地起作用。據(jù)認(rèn)為，在愈合過程中，當(dāng)侵入的骨滲透進(jìn)入該制品生物可吸收的彈性材料和骨傳導(dǎo)性部分時，骨與這種制品的最終結(jié)合發(fā)生在較大的表面積和深度上。堅固的骨／陶瓷界面導(dǎo)致壓力能夠容易地轉(zhuǎn)移至陶瓷框架，并且從此框架移開，同以小面積的表面對表面接觸和很少或沒有骨滲透進(jìn)入此制品的骨／陶瓷結(jié)合形成的結(jié)構(gòu)相比較，具有顯著較小的應(yīng)力集中。
當(dāng)使用的骨傳導(dǎo)性材料是一種陶瓷如磷酸鈣，并且其支撐框架是一種陶瓷如氧化鋯時，可采用幾種方法制備本發(fā)明的制品。如上面所述，可通過如下步驟制造支撐性氧化鋯框架結(jié)構(gòu)先在網(wǎng)狀有機(jī)材料如聚亞氨酯，聚酯或聚醚等泡沫膠的支柱表面包涂氧化鋯滑泥漿，隨后對包涂的泡沫膠升高溫度，以便驅(qū)除滑泥漿的溶劑，熱解或燒去有機(jī)泡沫膠材料，最后加熱此陶瓷，導(dǎo)致陶瓷顆粒至少部分地?zé)Y(jié)。
在此陶瓷框架冷卻之后，可使用一種有機(jī)粘合劑，以磷酸鈣填充它的空隙，并對形成的產(chǎn)品進(jìn)行第二次燒結(jié)，這樣，在陶瓷框架的空隙內(nèi)形成了一個骨傳導(dǎo)性材料的包夾網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)加熱此磷酸鈣材料時，它將收縮，以致在構(gòu)成陶瓷框架的支柱和包夾的磷酸鈣網(wǎng)絡(luò)之間形成了一個插入的間隙。為了確保磷酸鈣材料收縮時能完全地脫離框架，可先用釋放劑如石蠟輕微地包涂此框架。圖2顯示在支撐框架12的空隙內(nèi)，在支撐框架的支柱和磷酸鈣網(wǎng)絡(luò)之間有已收縮的磷酸鈣材料16和間隙或縫隙18。
然后如上面所述，用一種彈性的，優(yōu)選地是生物可吸收的材料填充間隙18。在這種構(gòu)型中，其支撐框架從一個面至另一個面是連貫的，其包夾的骨傳導(dǎo)性網(wǎng)絡(luò)也是連續(xù)的并相互連通的，并且與支撐框架的空隙在空間上是共同延伸的。進(jìn)而在某些實施方案中，其插入的彈性材料也是與框架和骨傳導(dǎo)性網(wǎng)絡(luò)連貫的和共同延伸的。圖3用圖解顯示了在框架和磷酸鈣網(wǎng)絡(luò)之間形成的彈性夾層20。
如上面所指出的，我們可以利用上述如氧化鋯燒結(jié)的連續(xù)性堅硬的框架，并在此框架的空隙內(nèi)形成一個由第二種陶瓷材料如磷酸鈣構(gòu)成的稍微小點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。在對完全成形和燒結(jié)的支撐框架加入第二種陶瓷材料的滑泥糊漿之前，可用一種材料如蠟包涂其支柱的表面，以便防止第二種陶瓷材料與支柱結(jié)合，并且使第二種陶瓷材料能與支撐框架分離開。因為當(dāng)它們被燒結(jié)時，陶瓷材料如磷酸鈣會收縮，所以第二種材料將占據(jù)比由支撐框架的環(huán)繞空隙所限定的空間稍微小點(diǎn)的空間。在分隔支撐性框架空隙的支柱和磷酸鈣之間形成的空隙，可用一種生物可接受的彈性材料如乙醇酸和L-乳酸的共聚物填充。這樣，所形成的制品包含如下結(jié)構(gòu)連續(xù)性的堅硬支撐框架，它具有分隔許多相互連通空隙的支柱；包含在第一級框架空隙內(nèi)的第二級框架；以及位于這二種框架之間，并分隔它們的彈性夾層。據(jù)認(rèn)為，此夾層至少部分地使第二級框架與第一級框架分離，并且由于它的彈性(與相對堅硬的第一級和第二級框架相比較)，具有在框架之間分散內(nèi)部負(fù)荷的作用。
圖6顯示了對本發(fā)明的制品測試時由于壓力所形成的典型的負(fù)荷-應(yīng)力曲線(曲線A)。此曲線表明這種標(biāo)本沒有發(fā)生嚴(yán)重崩潰性的斷裂。相反地，其彈性夾層能使標(biāo)本內(nèi)由于框架部分?jǐn)嗔阉纬傻膽?yīng)力被分散到框架的其它部位。此標(biāo)本的斷裂是逐漸發(fā)生的，近似于天然骨受到相似壓力時所經(jīng)受的斷裂過程。為了比較，圖6中的曲線B顯示出不存在彈性材料的類似材料發(fā)生了嚴(yán)重崩潰性斷裂。還證明當(dāng)用彈性聚合物包涂支柱而沒有第二級框架時，也表現(xiàn)出逐漸斷裂的模式。
合乎要求的是，第一級支撐框架是由堅固的材料如氧化鋯構(gòu)成，而第二級框架是由能提供骨傳導(dǎo)特性的材料如磷酸鈣構(gòu)成，但是在要求完全是生物可吸收的材料時，第一級支撐框架也可以是磷酸鈣復(fù)合材料。
當(dāng)其框架成分是金屬是，可以按照相同于用陶瓷材料框架成分時的方式，構(gòu)成具有相互連通孔隙的二部分系統(tǒng)，也就是說，可將骨傳導(dǎo)性材料摻入支柱內(nèi)，或者可在金屬支柱的空隙內(nèi)形成骨傳導(dǎo)性材料，或者使之在此空隙內(nèi)發(fā)生泡沫并被燒結(jié)，隨后導(dǎo)入彈性的界面。
在此所指的“彈性”材料合乎要求的是聚合物性質(zhì)的，并且優(yōu)選地是生物可吸收的。用名詞彈性，我們意指此材料當(dāng)處于應(yīng)力之下會變形而不表現(xiàn)出脆性斷裂，這種變形導(dǎo)致在制品內(nèi)使應(yīng)力分散開。這種彈性材料在支柱斷裂時還具有包裹此支柱的作用，從而可提供殘余的抗壓強(qiáng)度，并有助于保持制品的物理學(xué)結(jié)構(gòu)完整性。這種聚合材料優(yōu)選地是生物可吸收的聚合物，可以是下列材料中的一種或者是它們的組合物膠原蛋白，聚(乳酸)，聚(乙醇酸)，乳酸和乙醇酸的共聚物，幾丁質(zhì)，脫乙酰幾丁質(zhì)，明膠，或其它任何可重吸收的聚合物。可以單獨(dú)使用這種聚合材料，也可用顆粒狀或纖維狀的生物相容性材料使其加強(qiáng)，還可以包含一種或幾種能誘導(dǎo)骨形成的生物作用劑。膠原蛋白和其它一些聚合材料都可作為骨誘導(dǎo)物質(zhì)如BMP和各種骨生長蛋白的適合載體。當(dāng)受移植的骨生長進(jìn)入其空隙取代它的時候，生物可吸收性聚合材料將被重吸收。
在形成包含涂層的框架時，合乎要求的是加熱氧化鋯框架成分，使之達(dá)到其液體的滑泥漿賦形劑基本上被全部驅(qū)除，并且開始部分地?zé)Y(jié)的溫度，這種狀態(tài)被稱為部分燒結(jié)階段。在此時，可使用羥基磷灰石滑泥漿或組合的氧化鋯和羥基磷灰石滑泥漿，以加熱法驅(qū)除滑泥漿的溶劑，然后使氧化鋯和羥基磷灰石升溫至燒結(jié)溫度，被共同燒結(jié)?？蓪α姿徕}的滑泥漿加入粘性控制劑和泡沫發(fā)生劑如過氧化氫，或者通入壓縮氣體。還可對它摻入纖維狀的纖維素材料。當(dāng)把羥基磷灰石滑泥漿導(dǎo)入氧化鋯支撐框架結(jié)構(gòu)時，加熱導(dǎo)致此滑泥漿起泡并形成泡沫，以致在磷酸鈣中形成了許多更小的孔隙。進(jìn)一步加熱將燒去其纖維素材料，逐漸增加孔隙的相互連通性。
在另一個實施方案中，用于包涂聚合物網(wǎng)并產(chǎn)生陶瓷網(wǎng)的滑泥漿含有支撐性框架材料(如氧化鋯)和骨傳導(dǎo)性材料(如磷酸鈣)二種組分。用滑泥漿包涂這種網(wǎng)狀的聚合物基質(zhì)，并使多余的滑泥漿瀝干。使此制品通過擠壓滾筒或用壓縮空氣沖擊制品，可進(jìn)一步除去多余的滑泥漿。將形成的材料加熱驅(qū)除溶劑，熱解其有機(jī)組分，并且共燒結(jié)此復(fù)合材料的二種成分。在此氧化鋯-磷酸鈣系統(tǒng)中，相對于總的氧化鋯／磷酸鈣體積，骨傳導(dǎo)材料(磷酸鈣)的含量范圍優(yōu)選地是10％-90％的體積，而更優(yōu)選地是大約10％-25％的體積或75％-90％的體積，使用了足夠的骨傳導(dǎo)性材料，以致對于生長中的骨能提供一個骨傳導(dǎo)性表面。適合的結(jié)構(gòu)可能使用例如25％體積的磷酸鈣和75％體積的YSZ(氧化釔穩(wěn)定化的氧化鋯)。產(chǎn)生的該網(wǎng)狀制品具有由這二種材料的均勻混合物構(gòu)成的支柱。在氧化鋯支柱的表面，磷酸鈣可能似乎像一些渺小的島嶼。但無論如何，在此實施方案中其骨傳導(dǎo)性材料仍然是暴露于制品中的孔道，使之對于正在侵入的骨可提供一種骨傳導(dǎo)性作用。當(dāng)然，如果需要，其支撐性結(jié)構(gòu)可以是100％的骨傳導(dǎo)性材料如磷酸鈣。
可以通過幾種方法使本發(fā)明的骨代用品材料形成適當(dāng)?shù)男螤?，用作骨代用品。在一個優(yōu)選的方法中。應(yīng)用普通的切割工具如剪刀，削皮刀(scalpels)，和熱絲切削刀(hot wire cutter)等，可簡便地使具有敞口空隙的有機(jī)材料如網(wǎng)狀的聚亞氨酯泡沫膠成形為所要求的形狀。所述任何一種方法成形的泡沫材料，可用于制成本發(fā)明的制品。在另一種方法中，是用氧化鋯或其它陶瓷滑泥漿包涂如前面所指出的有機(jī)泡沫膠，將它加熱驅(qū)除溶劑并使陶瓷轉(zhuǎn)變成“未成熟”狀態(tài)，此時可使它成形為所需要的形狀。在再一種方法中，可借助于標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械方法如鋸和磨，噴水或激光切割等，使已完全燒結(jié)的本發(fā)明骨代用品成形。
如果該制品的支撐框架是金屬的，那么可在導(dǎo)入骨傳導(dǎo)性或骨誘導(dǎo)性材料之前，通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工使它成為所需要的形狀?？稍O(shè)法首先用蠟填充金屬材料的孔隙，并使形成的結(jié)構(gòu)凝結(jié)，這樣在機(jī)械加工過程中，蠟可支撐此金屬結(jié)構(gòu)，隨后驅(qū)除蠟只要使蠟熔化。當(dāng)金屬框架成分含有非常薄的壁結(jié)構(gòu)，并具有大的空隙，因此其支柱易被無意彎曲時，這種處理可能特別有用。
在另一實施方案中，本發(fā)明的制品包含已加入彈性材料的支撐框架，此框架本身具有比較大的孔道和高度空虛的體積，并附著在一起，因為燒結(jié)成了較致密的次級結(jié)構(gòu)成分，它可能是相同或不同的材料，但是它具有較小的孔道和較小的空虛體積。優(yōu)選的情況是，這種較致密的部分基本上是完全致密的，也就是說，它具有小于10％的空虛體積。此較致密的部分可形成如下各種形狀半管形板材，用于整個髖部和膝部置換的棒材，可用作在長骨髓內(nèi)道管中可接受的心柱，或者是可用作膝部假肢脛骨托盤的板材等等。后一種材料可形成與第一部分相關(guān)聯(lián)的薄層，所形成的結(jié)構(gòu)類似于天然骨，其中第二部分可能像皮質(zhì)骨-堅硬，致密，作為骨的外層，而其第一部分可能稍微更敞開和多孔，并因此更近似于松質(zhì)骨。
圖7顯示了一個股骨髖部假肢桿30，完全用陶瓷制成，此假肢具有致密的桿狀部分32，終止在關(guān)節(jié)球36中的頸角部分34，以及肩角部分38。如在圖7中所示，其肩角部分包含本發(fā)明制品的厚層40，它具有含較大孔隙的框架，附著在假肢較致密的部分42上。當(dāng)此假肢被植入伸展的股骨中，包涂層38有助于骨向其內(nèi)生長。
圖8顯示了一個脛骨托盤50，它具有超高分子量聚乙烯的上板52，此上板具有關(guān)節(jié)上表面54。此超高分子量聚乙烯板由本發(fā)明致密材料制成的板56支撐，板56與向下伸展的支桿58形成一個整體。以板材60的形式顯示了本發(fā)明的敞口框架材料，它放置在板56底部形成的向下開口的凹槽62中，此框架材料60向下延伸至大約支桿的上端，如64所示，是較厚的一層，有助于在此區(qū)域骨向其內(nèi)生長。
可借助于任何普通的陶瓷成形技術(shù)，制備這種結(jié)構(gòu)的致密部分，如滑泥鑄型，帶狀鑄型(tape casting)，或者在一種“泡沫膠”的表面包涂和干燥連續(xù)的幾層滑泥，直至形成一個致密層。干壓制，灌注造型和擠壓技術(shù)也可能是適用的。為了使“未成熟的”致密部分與“未成熟的”低密度部分結(jié)合，可通過使用與用于形成低密度部分的滑泥基本類似的組合材料陶瓷滑泥，或者在用于滑泥鑄件致密部分時，使用與用于形成致密部分的滑泥基本類似的組合材料陶瓷滑泥?！拔闯墒斓摹痹诖艘庵柑沾芍破返臓顟B(tài)，它已成形并干燥形成了本身的支撐結(jié)構(gòu)，但是還沒有從其中除去有機(jī)組分。按另一種方式，除了上面列舉的材料之外，此致密部分還可以由可再吸收的聚合材料，可再吸收的陶瓷材料或可再吸收的組合材料構(gòu)成。
上面的描述集中于完全成形的骨代用品制品，它具有開放性的支撐框架，通常與此支撐框架共連通并包含在此支撐框架內(nèi)的骨傳導(dǎo)性材料，以及在支撐框架與骨傳導(dǎo)性材料之間，還具有彈性的，優(yōu)選地是生物可吸收的聚合物。如果需要，在支撐框架的空隙內(nèi)，骨傳導(dǎo)性材料可不必是連續(xù)的。在此，該骨傳導(dǎo)性材料可能是顆粒狀的，如圖5中在22顯示的，并且可能是由彈性材料20所攜帶，或者是包埋在其中。此外，本發(fā)明還涉及在圖4中所示的實施方案，如上面所述，其中支撐框架的空隙用彈性的，合乎要求地是生物可吸收的材料包涂了，這種被包涂的空隙24敞開在制品的表面。對于此實施方案，還可能在外科手術(shù)中用磷酸鈣水泥填充這些被包涂的空隙?？障秲?nèi)的磷酸鈣水泥將變硬，使支撐框架與變硬的磷酸鈣水泥隔開的彈性材料，能夠分散外部負(fù)荷對框架產(chǎn)生的作用力。按另一種方式，還可用彈性材料包涂這種開放的支撐框架，而其空隙不被填充。
參照下面非限制性實施例，可能更容易理解本發(fā)明實施例Ⅰ
通過組合如下成分，并在聚乙烯容器內(nèi)使用氧化鋯介質(zhì)，借助于球磨研磨徹底地將它們混勻150克部分穩(wěn)定化的氧化鋯粉末(Zirconia Sales America)2．25克分散劑(Rohm and Haas，產(chǎn)品D-3021)15克粘合劑(Rohn and Hass，產(chǎn)品標(biāo)志號B-1000)0．375克表面活性劑／濕潤劑(Air Products SurfynolTM TG)0．26克抗發(fā)泡劑(Henkel NopcoTM NXZ)36ml去離子水將每英寸具有10-80個孔隙的網(wǎng)狀聚酯-聚亞氨酯泡沫膠片(Stephenson and Lawyer)浸泡于上面的滑泥漿中，反復(fù)揉壓除去里面的氣泡。從滑泥漿中取出泡沫膠，使之瀝干多余的滑泥漿。再使此泡沫膠在一對不銹鋼擠壓滾筒之間通過幾次，進(jìn)一步除去多余的滑泥漿。還通過對它們吹氣清潔通道。先在室溫下使形成的泡沫膠條干燥，隨之以高達(dá)100℃的溫度在空氣中干燥。當(dāng)此泡沫膠條顯示干燥時，再將它們加熱，以便熱解并除去有機(jī)物(粘合劑，分散劑，表面活性劑，抗泡沫劑和網(wǎng)狀聚合物泡沫膠)，然后在大約1400℃的溫度燒結(jié)1小時。為上述目的，優(yōu)選的熱循環(huán)過程包括，以每分鐘2℃的速度使泡沫膠條升溫至600℃，在600℃保持溫度2小時，然后以每分鐘5℃的速度升溫至1400℃，在此溫度保持1小時。最后以每分鐘大約10℃的速度使加熱爐冷卻至室溫。形成的制品是具有大約76％空虛體積的堅硬，重量輕，多孔的氧化鋯框架材料，或者氧化鋯網(wǎng)狀材料。
然后將此框架材料浸入熔化的石蠟中，立即取出完全瀝干，使之在框架結(jié)構(gòu)的表面遺留下一薄層蠟。通過組合并混勻如下成分配制可注入的磷酸鈣糊漿29克磷酸鈣(粉末)3．5克 聚環(huán)氧乙烷粘合劑2克 分散劑(DarvanTM C，R．T．Vanderbilt)3滴 增稠劑(Rohm and Hass T-5000)2滴 抗發(fā)泡劑(Henkel NopcoTMNXZ)30毫升 去離子水將此糊漿注入氧化鋯框架材料的空隙中，并使之在空氣中60℃干燥。然后將此制品在氮?dú)庵?300℃燒結(jié)1小時。所形成的產(chǎn)品具有氧化鋯和磷酸鈣的二種交錯的網(wǎng)絡(luò)，在它們的界面具有間隙。
將20份50mM的乙酸同1份膠原蛋白混合，并攪拌混勻制成I型膠原蛋白凝膠。對此凝膠加入等體積的溶于稀乙酸中的4％脫乙酰幾丁質(zhì)溶液。將此混合物擠壓進(jìn)入此交錯的網(wǎng)絡(luò)之間的間隙中，干燥后在這些網(wǎng)絡(luò)之間形成膠原蛋白／脫乙酰幾丁質(zhì)彈性夾層。
實施例Ⅱ重復(fù)實施例Ⅰ，不同的是用一種乙醇酸和乳酸的共聚物(Alkermes“Medisorb”85／15 PGA／PLLA)稀糊漿填充界面間隙，此共聚物是在乙酸乙酯中配制的，并同等體積實施例Ⅰ中所指的膠原蛋白凝膠混合。使溶劑蒸發(fā)以便在這些網(wǎng)絡(luò)之間形成彈性夾層。取決于溶液的濃度，可重復(fù)進(jìn)行此過程，以便構(gòu)成聚合物界面。
對形成的制品進(jìn)行了加壓應(yīng)力試驗，提供了圖6中顯示的力-轉(zhuǎn)移曲線A。圖6中的曲線B顯示出沒有加入彈性夾層的相同產(chǎn)品的脆性斷裂。
實施例Ⅲ同實施例Ⅰ制備氧化鋯框架結(jié)構(gòu)，但沒有隨后的石蠟包涂。為了提供一種類似于在圖5中所顯示的制品，以Ⅰ型膠原蛋白懸液制成的糊漿填充其空隙，此膠原蛋白懸液是在50mM的乙酸中，按1份膠原蛋白對20份酸的比例配制成，其中從前體物磷酸四鈣(Ca4(PO4)2)和monetite(CaHPO4)長成了鈣缺乏的羥基磷灰石結(jié)晶(按照TenHuisen等，生物化學(xué)材料研究雜志Vol．29，PP．803-810(1995)中所述的方法，此文獻(xiàn)在此被引入作為參考)。
實施例Ⅳ如實施例Ⅰ，以25％體積的羥基碳石制備了氧化鋯／羥基磷灰石復(fù)合材料框架，隨后不用蠟包涂。用乙醇酸和乙酸的共聚物(Alkermes“Medisorb”75／25 PLLA／PGA)溶液包涂其支柱，提供大約15mils的包涂厚度。
用磷酸鈣水泥糊漿灌注此制品的空隙，如使用Constantz等所述的方法(Constantz等，SCIENCE，Vol．267(1995)，此技術(shù)在此被引入作為參考)配制的水泥漿，它包含在磷酸鈉溶液中配制的磷酸一鈣一水合物，磷酸鈣和碳酸鈣的混合物。變硬的此水泥漿可提供一種適合移植的生物材料，現(xiàn)在它已被彈性界面的骨架加強(qiáng)了。
實施例Ⅴ通過以在實施例Ⅰ中所述的磷酸鈣滑泥漿包涂網(wǎng)狀聚酯-聚亞氨酯泡沫膠，制備了一種磷酸鈣框架結(jié)構(gòu)。將所形成的泡沫膠條在空氣中以高達(dá)100℃的溫度干燥。干燥之后將此泡沫膠條加熱，以便熱解和除去有機(jī)物，并在氮?dú)庵幸约s1300℃的溫度燒結(jié)1小時。然后以在二氯甲烷中配制的乳酸和乙醇酸的共聚物(Alkermes“Medisorb”75／25 PLLA／PGA)溶液包涂所形成的磷酸鈣框架材料。通過真空干燥法除去溶劑。
實施例Ⅵ如實施例Ⅰ制備一種支撐框架結(jié)構(gòu)，但是使用了氧化鋯和羥磷灰石滑泥漿。以在二氯甲烷中配制的乙醇酸和乳酸的共聚物溶液包涂其支柱，并部分地填充其空隙。包涂之后，通過抽真空除去溶劑。
實施例Ⅶ在燒結(jié)之前，將如實施例Ⅰ所制備的“未成熟”陶瓷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用一種含有相同組分氧化鋯，粘合劑和氧化鋯粉末的滑泥漿濕潤，并粘附于一種相同組成的未成熟氧化鋯陶瓷材料，此陶瓷材料是借助于傳統(tǒng)的陶瓷滑泥鑄型法通過燒結(jié)制造的，后一種材料模擬了彎曲的皮質(zhì)骨，而其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模擬了附著的松質(zhì)骨。然后，用如實施例Ⅱ的乙醇酸和乳酸共聚物包涂其網(wǎng)絡(luò)部分的支柱。
盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但應(yīng)該理解的是，在不脫離本發(fā)明的原理和所附權(quán)利要求范圍的情況下，可以作出多種改變，應(yīng)用和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1．一種可用作骨代用品材料的堅固制品，它包含連續(xù)的支撐性堅硬框架，此框架具有分隔許多相互連通空隙的支柱，此制品還含有包含在所述空隙內(nèi)，但與其支柱分隔的骨傳導(dǎo)性材料，以及位于支柱和骨傳導(dǎo)性材料之間的，并至少部分地將它們分隔的彈性夾層，此夾層能夠分散制品內(nèi)的物理應(yīng)力。
2．權(quán)利要求1的制品，其中所述的彈性夾層含有一種聚合物。
3．權(quán)利要求2的制品，其中的聚合物含有膠原蛋白，脫乙酰幾丁質(zhì)，幾丁質(zhì)，聚(乙醇酸)，聚(乳酸)，乙醇酸和乳酸的共聚物，以及它們的混合物。
4．權(quán)利要求1的制品，其中所述的支撐性框架包含陶瓷。
5．權(quán)利要求1的制品，其中所述的支撐性框架包含氧化鋯。
6．權(quán)利要求1的制品，其中所述的支撐性框架包含金屬。
7．權(quán)利要求1的制品，其中所述的金屬是不銹鋼。
8．權(quán)利要求1的制品，其中所述的骨傳導(dǎo)性材料包含磷酸鈣。
9．權(quán)利要求1的制品，其中所述的骨傳導(dǎo)性材料是顆粒狀的并由所述彈性材料攜帶。
10．權(quán)利要求4的制品，其中的骨傳導(dǎo)性材料含有陶瓷。
11．權(quán)利要求10的制品，其中的支撐性框架和骨傳導(dǎo)性材料是由磷酸鈣組成。
12．權(quán)利要求1的制品，其中所述的制品包含骨誘導(dǎo)性物質(zhì)。
13．一種用于形成外科手術(shù)移植用骨代用品并且有外部表面的堅固制品，它包含構(gòu)成連續(xù)的堅固支撐性硬框架的氧化鋯和磷酸鈣復(fù)合材料，此框架具有分隔許多相互連通空隙的內(nèi)壁，此制品還包含在這些空隙內(nèi)，由此內(nèi)壁所攜帶的彈性涂層，它能夠分散制品內(nèi)的物理應(yīng)力。
14．一種用于形成外科手術(shù)移植用骨代用品并且有外部表面的堅固制品，它包含連續(xù)的支撐性堅硬框架，此框架具有分隔許多相互連通空隙的內(nèi)壁，此制品還包含由此內(nèi)壁攜帶的并包涂這些空隙的彈性涂層，被包的空隙敞開在制品的表面，可以在其內(nèi)注入骨質(zhì)磷酸鈣水泥。
15．權(quán)利要求12的制品，在其被包涂的空隙內(nèi)包含一種骨質(zhì)磷酸鈣水泥。
16．權(quán)利要求1，13和14任何之一的制品，包含附著于所述框架的比較致密的結(jié)構(gòu)成分。
17．權(quán)利要求16的制品，其中所述的結(jié)構(gòu)成分包括一種可用作在長骨髓內(nèi)道管中可接受心柱的棒材。
18．權(quán)利要求16的制品，其中所述的結(jié)構(gòu)成分包括一種可用作膝部假肢脛骨托盤的板材。
19．一種用于形成外科手術(shù)移植用骨代用品的堅固制品，它包含連續(xù)的支撐性堅硬框架，此框架具有分隔內(nèi)壁的支柱，在支柱之間具有許多相互連通的空隙，此制品在其所述的空隙內(nèi)還含有彈性涂層，在支柱斷裂時包裹此支柱，以便對此支柱提供液壓和殘余的抗壓強(qiáng)度，有助于制品的完整性。
20．制造一種可用作骨代用品材料的堅固制品的方法，包括提供一種連續(xù)的支撐性堅硬框架結(jié)構(gòu)，此框架結(jié)構(gòu)具有分隔許多相互連通空隙的支柱，還包括提供包含在所述空隙內(nèi)但與所述支柱分隔的第二級硬框架結(jié)構(gòu)，以及提供位于所述第一級和第二級框架結(jié)構(gòu)之間，并至少部分地分隔它們的彈性夾層，此夾層能夠分散制品內(nèi)的物理應(yīng)力。
21．制造一種可用作骨代用品材料的堅固制品的方法，包括提供一種連續(xù)的支撐性堅硬框架結(jié)構(gòu)，此框架結(jié)構(gòu)具有分隔許多相互連通空隙的支柱，還包括提供一種在所述空隙內(nèi)但與其支柱分隔的固體骨傳導(dǎo)性材料，以及提供位于所述第一級和第二級框架結(jié)構(gòu)之間，并至少部分地分隔它們的彈性夾層，此夾層能夠分散制品內(nèi)的物理應(yīng)力。
22．制造一種可用作骨代用品材料的堅固制品的方法，包括提供一種連續(xù)的支撐性堅硬的燒結(jié)陶瓷框架結(jié)構(gòu)，此框架結(jié)構(gòu)具有分隔貫通其整個體積的許多相互連通空隙的支柱，包括在所述空隙內(nèi)提供第二種陶瓷材料，并燒結(jié)空隙內(nèi)的所述第二種陶瓷材料，以便形成包含在所述空隙內(nèi)但與其支柱分隔的第二級硬框架結(jié)構(gòu)，還包括提供一個位于所述第一級和第二級框架結(jié)構(gòu)之間并至少部分地分隔它們的彈性夾層，此夾層能夠分散制品內(nèi)的應(yīng)力。
23．權(quán)利要求22的方法，包括在燒結(jié)其第二種陶瓷材料之前，使此第二種陶瓷材料與所述支柱分離的步驟。
全文摘要
一種可用作骨代用品材料的堅固的多孔制品。該制品含有連續(xù)的堅固框架結(jié)構(gòu),此框架結(jié)構(gòu)具有分隔貫穿整個體積的相互連通空隙的支柱,該制品還可能具有陶瓷的或骨傳導(dǎo)性材料,它占據(jù)了至少與此框架結(jié)構(gòu)相同的總體積的一部分。一種具有分散該制品內(nèi)應(yīng)力作用的彈性材料,或者作為在堅固框架支柱上的涂層,或者置于此框架支柱與陶瓷的或骨傳導(dǎo)性－骨誘導(dǎo)性材料之間。
文檔編號A61F2/00GK1280508SQ98811740
公開日2001年1月17日 申請日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月1日
發(fā)明者J·R·約翰森, J·G·馬克斯, W·D·約翰森 申請人:菲利普斯－奧里根陶瓷技術(shù)有限公司