[發明專利]一種具有雙峰孔結構的醫用多孔金屬材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210192718.6
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102690967A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 楊坤;湯慧萍;王建;向長淑;楊保軍;李亞寧;劉杰
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;A61L27/56;A61L27/06;A61L27/04
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于醫用材料技術領域，具體涉及一種具有雙峰孔結構的醫用多孔金屬材料的制備方法。

背景技術

在醫學發達的今天，將人工關節、骨創傷螺釘、脊柱矯形內固定物等醫用材料植入人體內替代受損的組織結構，已經應用得越來越廣泛。由于這些植入材料直接與人體組織或體液接觸，因此其必須具有良好的生物相容性和骨誘導性；除此之外，植入材料還必須具備與人體骨相似的孔隙率和力學性能，以利于成骨細胞在植入材料的表面和孔隙內進行粘附、分化和生長，最終形成植入材料與人體骨之間的機械鎖合。多孔金屬材料因其連通的多孔結構和優良的生物相容性，兼具金屬材料的優良的力學性能和加工成型性能，已經成為植入材料領域研究的熱點。

多孔金屬材料自身獨特的多孔結構極大地提高了其生物相容性，有利于成骨細胞在多孔金屬材料的表面和孔隙中進行粘附、分化和生長，加強多孔金屬材料與人體骨的連接，最終實現生物固定；其次，多孔金屬材料的密度、強度和楊氏彈性模量均可以通過對其孔隙率的調整與人體骨相匹配，使多孔金屬材料能有效減弱或消除應力屏蔽效應，避免植入材料周圍的骨壞死、發生新骨畸變等狀況；同時，開放的多孔結構有利于組織和體液中的水分和營養物質在植入材料孔隙內的傳輸，促進受損組織細胞的再生與修復，加快痊愈過程。

現有的多孔金屬材料的制備方法主要包括松裝燒結法(Loose?Pack?Sintering?Method)、漿料發泡法(Slurry?Foaming?Method)、空間占位法(Space?Holder?Method)、電子束快速成形法(Electron?Beam?Melting?Method)、氣相沉積法(Vapor?Deposition?Method)、固-氣共晶定向凝固法(Metal/Gas?Eutectic?Unidirectional?Solidification?Method)等。

松裝燒結法(Loose?Pack?Sintering?Method)主要通過各粉體在燒結過程中的相互粘接作用制成多孔材料。但是該方法制備的多孔金屬材料的孔隙率低，并且其孔隙率和孔徑分布均不可控，易出現燒結缺陷。

漿料發泡法(Slurry?Foaming?Method)先將金屬粉末、發泡劑和有機物混合為料漿，然后經過加熱、發泡等工藝得到固體多孔材料。該方法操作簡便，制備的多孔金屬材料具有較高的孔隙率，但是其孔徑分布不均勻，導致固體多孔材料的強度和精度較低。

空間占位法(Space?Holder?Method)先將金屬粉末和造孔劑混合后壓制成型，然后置于烘箱或真空電阻爐中預處理去除造孔劑，最后進行高溫燒結。但是由于造孔劑通常選用碳酸氫銨、尿素等物質，不易完全去除，很可能會在多孔金屬材料內遺留大量的碳元素，而將這種多孔金屬材料植入人體后，人體將會發生明顯的排斥反應，造成嚴重的后果。

電子束快速成形法(Electron?Beam?Melting?Method)、氣相沉積法(Vapor?Deposition?Method)、固-氣共晶定向凝固法(Metal/Gas?Eutectic?Unidirectional?Solidification?Method)等方法雖然能夠制備出性能相對良好的多孔金屬材料，但是這些方法對設備的要求嚴苛，生產成本高昂，生產效率低下，使其應用受到了很大限制。

大量研究表明：孔隙率為30％～80％，并且楊氏彈性模量與人體骨相匹配的多孔金屬材料是較為理想的植入材料，才更加適于替代人體受損的組織結構。從臨床醫學的觀點來看，理想的植入材料不僅應該具有與人體相匹配的力學性能、良好的生物相容性，同時還應該具有一定的骨誘導性。

文獻1(H.P.Yuan，K.Kurashina，et?al.A?preliminary?study?on?osteoinduction?of?two?kinds?of?calcium?phosphate?ceramics.Biomaterials，1999，20：1799-1806.)和文獻2(X.D.Zhang，H.P.Yuan，K.D.Groot.Calcium?phosphate?biomaterials?with?intrinsic?osteoinductivity.Notebook?of?the?6^th?World?Biomaterials?Congress，Hawaii，May，2000)經研究發現，具有單峰孔結構即單一孔徑分布的醫用多孔金屬材料不具有骨誘導性；只有雙峰孔結構即孔徑分布為雙峰的醫用多孔金屬材料才具有骨誘導性。