[發明專利]一種生物醫用梯度多孔鎂的制備方法

無效

• 申請號: 201210275921.X
• 申請日: 2012-08-06
• 公開（公告）號: CN102766773A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 李強;于景媛;穆柏春;石萍;鄭二永;吳瓊
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C23/00;A61L27/04;A61L27/56;A61L31/02;A61L31/14
• 代理公司: 錦州恒大專利事務所 21222
• 代理人: 王子平

技術領域

本發明為一種生物醫用梯度多孔鎂的制備方法。

背景技術

生物醫用材料的研究與開發對國民經濟和社會的發展具有十分重要的意義，近三十年來，已經取得了令人矚目的成就，使得數以百萬計的患者獲得康復，大大提高了人類的生命質量。在生物材料和醫療器械中，最具有應用前景的是骨、牙和關節等硬組織的修復和替換材料。目前，國內用于硬組織替換和修復的外科植入件大量依賴進口，其中用于齒科材料進口量超過70%，因此，急需研制擁有自主知識產權的、滿足生物醫用要求的材料。傳統的作為人骨的植入材料有：金屬材料、聚合物、陶瓷材料等。高分子和陶瓷材料，或者是強度、剛度太低，或者是脆性太大，力學性能都不是很理想。

與其它常用金屬基生物材料相比，多孔鎂具有以下優勢：(1)鎂及鎂合金有高的比強度和比剛度，楊氏模量為41~45GPa，可有效緩解應力遮擋效應。(2)鎂是人體細胞內的陽離子，其含量僅次于鉀，鎂參與蛋白質的合成，能激活體內多種酶，調節神經肌肉和中樞神經系統的活動，保障心肌正常收縮及體溫調節。(3)鎂的標準電極電位低，在含有氯離子的人體生理環境中可腐蝕降解，在植入人體后隨著人體的自愈合而被吸收降解，無需二次手術。(4)多孔結構可為細胞提供三維生長空間，有利于養料和代謝物的交換運輸，其本身具有生物活性，可誘導細胞分化生長和血管長入。因此，多孔鎂滿足作為骨組織工程材料的要求，可用作心血管支架、骨固定材料和多孔骨修復材料，具有良好的研究和應用前景。

根據文獻報道，目前制備多孔鎂的工藝主要有四種：精密鑄造法、真空滲流法、定向凝固法和粉末冶金法。目前，這些方法制備的多孔鎂及合金的孔隙大都呈均勻分布，該種結構雖然有利于骨組織的長入和體液的傳輸，但是其強度較低，可降解速度快，限制多孔鎂合金作為骨替換材料的使用范圍。

發明內容

本發明的目的在于解決上述所存在的問題，提供一種生物醫用梯度多孔鎂的制備方法。

本發明的技術方案是：

首先將有機單體丙烯酰胺、交聯劑N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺、分散劑聚乙烯吡咯烷酮、鎂粉和造孔劑聚甲基丙烯酸甲酯分散到無水乙醇中制備成鎂漿料；然后在鎂漿料內加入引發劑過硫酸銨和催化劑N，N，N’，N’-四甲基乙二胺；之后將配置好的鎂漿料注入離心機內離心，使漿料內的鎂顆粒和造孔劑顆粒形成連續的梯度分布；離心后的鎂漿料連同模具在60℃真空烘箱中快速凝膠固化；凝膠固化后的鎂試樣經過烘干、脫模、干燥后，置于管式爐中氬氣氣氛燒結成梯度多孔鎂。

其具體的制備方法為：

一、鎂漿料的制備

a．按質量分數百分比：將15-35有機單體丙烯酰胺(AM)，0.17-0.39交聯劑N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)溶解到64.61-84.83的乙醇中，攪拌均勻制成單體濃度為15-35wt%的預混液100。

b．按質量分數百分比，取30-45的鎂粉，0.9-1.35分散劑聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP)，3-11.25造孔劑聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，42.4-66.1預混液稱量備用。

c．在42.4-66.1預混液中加入0.9-1.35分散劑聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP)，攪拌均勻后再滴加濃度為15mol/L的氨水，調整預混液的pH為9-12，然后再加入30-45鎂粉攪拌均勻，球磨10小時后，再加入3-11.25造孔劑聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，然后再球磨24小時后，即得固相含量為30-45wt%的鎂漿料，將鎂漿料在真空干燥箱中抽真空除去氣泡，即得配制好的鎂漿料。

二、離心、凝膠固化及燒結

a．在配制好的鎂漿料中加入引發劑過硫酸銨(APS)、催化劑N，N，N’，N’-四甲基乙二胺(TEMED)，漿料攪拌均勻；其中引發劑的用量為42.4-66.1預混液中單體質量的0.8-1.4wt%，催化劑用量為42.4-66.1預混液中單體質量的0.2-0.5wt%（預混液中單體質量為預混液中單體濃度與所稱量的預混液質量的乘積）。攪拌均勻后，將漿料注入到離心機內模具中，在1000-3000r/min轉速下離心5-20min，使鎂顆粒和造孔劑顆粒形成梯度分布。

b．將離心后的漿料放入60℃真空烘箱中快速凝膠固化，使離心所形成的鎂顆粒和造孔劑顆粒的梯度分布固化在生坯中，固化后的試樣連同模具在80℃下烘干2小時，脫模后室溫干燥24小時，然后放入管式爐中氬氣氣氛下燒結成梯度多孔鎂。燒結工藝為：采用1℃/min的升溫速率從室溫加熱到200℃，保溫5小時后，以5℃/min的升溫速率加熱到600-620℃，保溫2小時后隨爐冷到室溫。