一種多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，包括球形基體，該球形基體內(nèi)部全部充滿或者部分充滿三維貫通的管狀孔，該管狀孔在所述球形基體內(nèi)的分布、所述球形基體的孔隙率、所述管狀孔的形狀和孔徑大小根據(jù)不同的生物醫(yī)用要求能夠準(zhǔn)確進(jìn)行調(diào)整；所述球形基體的材質(zhì)為生物相容性良好的純鈦或者鈦合金，直徑為1～10mm，孔隙率為10％～90％；所述管狀孔的孔徑為0.05～2mm，截面形狀為包括圓形、橢圓形和六角形在內(nèi)的任意形狀，表面覆蓋有多孔結(jié)構(gòu)的氧化鈦陶瓷層、復(fù)合鈣與磷陶瓷層、羥基磷灰石涂層等生物活性涂層，三維可控結(jié)構(gòu)的表面經(jīng)過微弧氧化或陽極氧化處理。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，三維多孔結(jié)構(gòu)可控，力學(xué)性能優(yōu)良，生物相容性好，達(dá)到了理想的骨整合與生物學(xué)愈合效果，能夠滿足大多數(shù)骨填充和骨修復(fù)的應(yīng)用要求。
【專利說明】
一種多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于用于骨修復(fù)和骨填充的骨科材料，具體涉及一種多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口老齡化趨勢(shì)的發(fā)展，骨質(zhì)疏松、骨折等疾病的發(fā)病率越來越高，治療這些疾病的傳統(tǒng)方法是采用骨水泥(PMMA)作為填充修復(fù)材料，雖然PMMA具有成型性好、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但是其也有無法避免的缺點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn):(I)PMMA固化時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，會(huì)導(dǎo)致周圍骨組織不同程度的壞死，同時(shí)還會(huì)影響周圍其他的血管及神經(jīng)組織；(2)生物相容性差，難以降解，并且PMMA硬且脆，彈性模量高，易導(dǎo)致二次骨折；(3)誤注和滲漏的PMMA會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷脊髓、神經(jīng)及血管等危險(xiǎn)；(4)術(shù)中容易引起低血壓和肺動(dòng)脈等并發(fā)癥，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致死亡。
[0003]針對(duì)傳統(tǒng)的骨水泥填充材料存在的不足和由此帶來的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，國際和國內(nèi)在尋找一種新型的骨水泥材料替代品，但迄今為止，尚無理想的骨填充材料在臨床上應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，以替代或部分替代目前的骨水泥，其三維多孔結(jié)構(gòu)可控，力學(xué)性能優(yōu)良，生物相容性好，能夠達(dá)到理想的骨整合與生物學(xué)愈合效果。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
[0006]—種多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，包括球形基體，該球形基體內(nèi)部全部充滿或者部分充滿三維貫通的管狀孔，該管狀孔在所述球形基體內(nèi)的分布、所述球形基體的孔隙率、所述管狀孔的形狀和孔徑大小根據(jù)不同的生物醫(yī)用要求能夠準(zhǔn)確進(jìn)行調(diào)整。
[0007]優(yōu)選地，所述的球形基體的材質(zhì)為生物相容性良好的純鈦或者鈦合金。
[0008]優(yōu)選地，所述的球形基體的直徑為I?I Omm，孔隙率為1 %?90 %。
[0009]優(yōu)選地，所述的管狀孔的孔徑為0.05?2mm。
[0010]優(yōu)選地，所述的管狀孔的截面形狀為包括圓形、橢圓形和六角形在內(nèi)的任意形狀。
[0011]優(yōu)選地，所述的球形基體的外表面和所述管狀孔的表面通過后續(xù)的表面處理覆蓋有多孔結(jié)構(gòu)的生物活性涂層。
[0012]優(yōu)選地，所述的生物活性涂層為氧化鈦陶瓷層，或者復(fù)合鈣與磷陶瓷層，或者羥基磷灰石涂層，或者具有載藥功能的陶瓷涂層。
[0013]優(yōu)選地，所述的表面處理為微弧氧化或陽極氧化。
[0014]與現(xiàn)有的骨植入材料相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、管狀孔的表面經(jīng)過生物活性處理，設(shè)有生物活性涂層，具有生物活性，因而大大提高多孔鈦微球骨填充材料的骨誘導(dǎo)特性，顯著改善了骨整合能力，能夠促進(jìn)新骨生成和固定，達(dá)到理想的骨整合與生物學(xué)愈合效果;通過改變涂層的結(jié)構(gòu)和成分，能夠分別實(shí)現(xiàn)抗感染、抗腫瘤等功效。
[0016]2、多孔微球骨填充材料的結(jié)構(gòu)根據(jù)不同的生物醫(yī)用要求能夠在制備過程中準(zhǔn)確進(jìn)行調(diào)整，有利于體液傳輸和骨傳導(dǎo)，提高了力學(xué)性能。
[0017]3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)良，能夠滿足大多數(shù)骨填充和骨修復(fù)的應(yīng)用要求。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型的外觀圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型具有活性涂層的表面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型涉及一種多孔微球骨填充材料，其由鑄造和腐蝕工藝兩步制備而成。多孔微球內(nèi)部孔隙、孔徑大小等參數(shù)準(zhǔn)確可調(diào);孔表面經(jīng)過生物活性處理，具有活性涂層。該多孔微球骨填充材料可以用于骨修復(fù)和骨填充，具有優(yōu)秀的生物相容性和骨傳導(dǎo)特性。
[0022]如圖1所示，所述多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，包括球形基體I，該球形基體I內(nèi)部全部充滿或者部分充滿三維貫通的管狀孔2，該管狀孔2在所述球形基體I內(nèi)的分布、所述球形基體I的孔隙率、所述管狀孔2的形狀和孔徑大小根據(jù)不同的生物醫(yī)用要求能夠提高制備工藝過程準(zhǔn)確進(jìn)行調(diào)整。
[0023]所述的球形基體I的材質(zhì)為生物相容性良好的純鈦，或者其他生物相容性好的鈦合金。所述的球形基體I的直徑為I?I Omm，孔隙率為1 %?90 %。
[0024]請(qǐng)參閱圖2和圖3，所述的管狀孔2的截面形狀為任意形狀，如圓形、橢圓形、扁平形、六角形，或者其他的形狀，孔徑為0.05?2_。
[0025]所述的三維可控結(jié)構(gòu)還可以經(jīng)過后續(xù)的表面處理，包括微弧氧化、陽極氧化等通用的電化學(xué)技術(shù)。
[0026]所述的三維可控結(jié)構(gòu)經(jīng)過電化學(xué)處理后，在管狀孔2的表面覆蓋有多孔結(jié)構(gòu)的生物活性涂層，該生物活性涂層為氧化鈦陶瓷層，或者復(fù)合鈣與磷陶瓷層，或者羥基磷灰石涂層，或者具有載藥功能的陶瓷涂層;不同的涂層具有不同的生物醫(yī)用功能。
[0027]本實(shí)用新型的制備過程如下:
[0028]先按照預(yù)定的結(jié)構(gòu)，將造孔材料的金屬絲制成預(yù)定的三維空間構(gòu)型，采用噴鑄、吸鑄、無壓浸滲、壓力鑄造等方法將基體材料的熔體滲入預(yù)先成型的三維空間構(gòu)型的孔隙中，形成基體材料/造孔材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)，然后將該復(fù)合結(jié)構(gòu)中的造孔材料金屬絲采用化學(xué)腐蝕方法去除，形成多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)。
[0029]上述基體材料可以是鈦或者鈦合金。
[0030]上述造孔材料可以是鉭絲、鉬絲、鎢絲、鈮絲等熔點(diǎn)比基體材料熔點(diǎn)高的金屬絲。
[0031]上述金屬絲形狀可以是圓形絲、扁平絲或者其他形狀的金屬絲。
[0032]上述三維空間構(gòu)型按照預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)，采用常規(guī)機(jī)械繞制而成，其金屬絲的分布、大小等參數(shù)按照設(shè)定要求準(zhǔn)確可控。
[0033]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)良，可以滿足大多數(shù)骨修復(fù)和骨填充的需要，表面的生物活性涂層可以大大提高多孔鈦微球的骨誘導(dǎo)特性。通過改變涂層的結(jié)構(gòu)和成分，還可以分別實(shí)現(xiàn)抗感染、抗腫瘤等功效。
[0034]以下為本實(shí)用新型的實(shí)施例。
[0035]實(shí)施例1
[0036]采用0.3mm的鉭絲編制成預(yù)設(shè)的球形，在其內(nèi)部充滿鈦液，通過腐蝕工藝，得到孔隙率為42%、孔徑大小為0.3mm、直徑為3mm的多孔鈦微球，其孔的形狀是圓柱形，開孔率達(dá)至IJ100%。在其表面通過微弧氧化方法涂覆一層氧化鈦層，該涂層具有多孔結(jié)構(gòu)，涂層厚度約為18微米，適用于對(duì)強(qiáng)度要求較高的骨修復(fù)場(chǎng)合。
[0037]實(shí)施例2
[0038]采用2mm的鉬絲編制成預(yù)設(shè)的球形，在其內(nèi)部充滿T1-6A1-4V熔體，通過腐蝕工藝，得到孔隙率為90%、孔徑大小為2mm、直徑為1mm的多孔鈦合金微球，其孔呈扁平狀，開孔率達(dá)到100%。在其表面通過陽極氧化方法涂覆一層鈣、磷的復(fù)合涂層，該涂層具有多孔結(jié)構(gòu)，涂層厚度約為18微米，適用于對(duì)強(qiáng)度要求較高的骨修復(fù)場(chǎng)合。
[0039]實(shí)施例3
[0040]采用0.05mm的鎢絲編制成預(yù)設(shè)的球形，在其內(nèi)部充滿鈦鉭熔體，通過腐蝕工藝，得到孔隙率為10%、孔徑大小為0.05mm、直徑為Imm的多孔鈦合金微球，其孔呈六角狀，開孔率達(dá)到100%。在其表面通過微弧氧化方法涂覆一層羥基磷灰石涂層，該涂層具有多孔結(jié)構(gòu)，涂層厚度約為18微米，適用于對(duì)強(qiáng)度要求較高的骨修復(fù)場(chǎng)合。
[0041]上述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，必須指出的是，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)內(nèi)容所作的各種等效修改、變化與修正，都應(yīng)成為本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述三維可控結(jié)構(gòu)包括球形基體，該球形基體內(nèi)部全部充滿或者部分充滿三維貫通的管狀孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的球形基體的材質(zhì)為生物相容性良好的純鈦或者鈦合金。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的球形基體的直徑為I?10mm，孔隙率為10%?90%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的管狀孔的孔徑為0.05?2mm。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的管狀孔的截面形狀為圓形、橢圓形或六角形。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔微球骨填充材料的三維可控結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的球形基體的外表面和所述管狀孔的表面通過微弧氧化或陽極氧化處理覆蓋有多孔結(jié)構(gòu)的生物活性涂層。
【文檔編號(hào)】A61L27/06GK205460049SQ201620042564
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月18日
【發(fā)明人】何國, 江國鋒, 王東
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)