[發明專利]一種多孔羥基磷灰石生物陶瓷及其制備方法

無效

• 申請號: 201210058017.3
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102641523A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 周科朝;黃智;張斗;李志友;張妍;陳良建
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: A61L27/56
• 分類號: A61L27/56;A61L27/16;A61L27/12
• 代理公司: 中南大學專利中心 43200
• 代理人: 黃鍵

技術領域

本發明涉及一種多孔羥基磷灰石生物陶瓷及其制備方法。

背景技術

目前由外傷、炎癥、及腫瘤切除等造成的長骨損傷及缺損的修復仍缺乏滿意的骨替代材料，成為醫學上亟待解決的難題。目前臨床上對長骨損傷的主要修復方法是自體骨移植、異體骨、同種異體骨移植和人工骨替代。自體骨移植是治療骨缺損的“金標準”，但在修復大塊骨缺損時對供區組織造成損害，供骨量有限，且易產生并發癥，常難以達到滿意的治療效果。異體骨和同種異體骨移植盡管避免了對供區組織造成的損害，但感染率高，存在引起免疫排斥反應的危險。因此，自體骨和異體骨移植在臨床上應用都存在一定的局限。人工合成骨替代材料在避免上述不利因素的同時，還具有易進行質量控制、可標準化批量生產等優點，因此成為生物醫學材料研究的一個重點。多孔羥基磷灰石生物陶瓷與人體骨中的無機質的化學組成和晶體結構相類似，且具有良好的生物相容性、生物降解性和骨傳導性，在作為骨組織工程支架材料和人工骨替代材料方面具有很大的應用潛力。多孔磷酸鈣生物陶瓷植入骨內，骨可長入表面孔隙并通過機械鑲嵌而結合。然而骨組織在羥基磷灰石生物陶瓷中的內向性生長受材料的孔徑大小及分布、孔隙率、孔的貫通情況及孔的表面形態等因素的影響。目前還沒有很適合骨組織生長的多孔羥基磷灰石生物陶瓷材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種適于骨組織的長入的多孔羥基磷灰石生物陶瓷。

為了達到上述目的，本發明的多孔羥基磷灰石生物陶瓷具有層片狀定向多孔結構特征，其中層片狀多孔與大孔孔道的夾角為-45°～45°，大孔孔道孔徑為150～1000μm，且層片狀多孔結構孔洞與大孔孔道相互貫通。

優選的，所述層片狀多孔結構的孔道層間距為10～50μm。

本發明的目的是提供一種適于骨組織的長入的多孔羥基磷灰石生物陶瓷的制備方法。

為了達到上述目的，本發明的制備方法包括：

a將95-105份重量的去離子水、0.5-2份重量的聚丙烯酰胺、0.5-2份重量的聚乙烯醇和5～150份重量的羥基磷灰石粉混合均勻，得到水基羥基磷灰石漿料，并用直徑大小為165～1050μm的高分子纖維在模具內定向排列；

b)將水基羥基磷灰石漿料注入模具，然后進行與高分子纖維排列方向一致的低溫定向凝固，控制冷卻速率為0.5～5℃/min，隨后將冷凍坯體凍干；

c)將凍干后的坯體在1250℃～1350℃下進行燒結，得到大孔孔道孔徑為150～1000μm，有層片狀定向多孔結構特征的多孔羥基磷灰石陶瓷，層片狀多孔與大孔孔道的夾角為-45°～45°，且層片狀多孔結構孔洞與大孔孔道相互貫通。

優選的，所述高分子纖維為疏水性高分子纖維。

進一步優選的，所述疏水性高分子纖維為滌綸或者尼綸。

本發明的多孔羥基磷灰石生物陶瓷具有適宜于骨組織生長的孔徑大小及分布、孔隙率、孔的貫通狀況及孔的表面形態，不僅具有可容納新骨長入的大孔并且孔壁具有豐富層片狀多孔，從而具有傳導成骨的作用。此外，由于孔隙定向分布，陶瓷的力學性能具有各向異性，沿孔隙方向具有較大的抗壓強度。

本發明的制備方法通過在模具中事先布置好高分子纖維的取向、直徑和分布密度，利用定向溫場對水基羥基磷灰石漿料進行冷凍凝固，使羥基磷灰石粉體顆粒在定向生長冰晶的推擠排斥下進行聚集重排，將所得冰坯經冷凍干燥使冰晶升華后燒結，則留下以冰為模板的具有層片狀定向多孔結構特征的多孔羥基磷灰石陶瓷，高分子纖維在多孔羥基磷灰石陶瓷燒結過程中熱裂解和揮發，在多孔羥基磷灰石陶瓷內留下具有定向排列孔道特征的多孔結構，同時，冷凍澆注過程中形成的層片狀多孔結構，使陶瓷內部孔洞相互貫通。通過控制高分子纖維的直徑，滌綸線的表面形貌，排列密度和方式，解決多孔羥基磷灰石陶瓷孔徑大小、孔隙形態、空間分布等微觀結構參數控制的問題。其沿孔方向的壓縮強度可與生物體致密骨相當。本發明可實現對多孔微觀結構的精細調控，并且用本發明制備的多孔羥基磷灰石具有高孔隙貫通率和高孔隙率，適宜于骨組織的生長。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的描述。

實施例1

1)向球磨罐中加入100g的去離子水、1g聚丙烯酰胺、1g聚乙烯醇和5g羥基磷灰石粉，球磨混合20h后，得到水基羥基磷灰石漿料；

2)用直徑大小為185μm滌綸編織網固定在模具兩端，再用直徑為165m的滌綸線分別穿過兩端網孔，使之在模具內定向排列；