[發明專利]一種梯度結構人工髖臼臼杯及其制備方法

無效

• 申請號: 201210496640.7
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103006354A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 賓月珍;侯代水;時曉梅
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: A61F2/34
• 分類號: A61F2/34
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明涉及一種新型人工髖關節臼杯，用于延長現有的人工髖關節置換中的髖臼臼杯使用壽命，并減少因材料的磨損等而引起的并發癥。?

背景技術

人工關節材料最為重要的生物材料組成部分，近百年來尤其是近二十年來得到了長足的發展。人工關節包括髖、膝、肩、腕、踝等關節，近年來。人工關節置換數量逐年增加，主要以膝、髖關節置換為主。全球每年全髖關節置換就有上百萬例。在美國每年開展的髖關節置換手術不少于20萬例，同時民政部門報告顯示，我國僅肢體不自由使用者就約有1500萬，其中殘疾約780萬，并且隨著社會、科技與醫學的發展，人工關節的需求量將會越來越大。?

醫用超高分子量聚乙烯是目前廣泛采用的髖關節臼杯材料，它與金屬髖關節頭的摩擦系數接近人體髖關節的摩擦系數，其配副方式最為廣泛。純超高分子量聚乙烯髖關節臼杯一般是經過熱壓成型或由棒材經車床切削制備而成，它具有良好的生物相容性、化學穩定性、抗沖擊性、耐磨性以及耐腐性，是一種理想的高分子材料。但是由于由純超高分子量聚乙烯制備的人工髖關節臼杯在長期應用過程中，超高分子量聚乙烯因被氧化、磨損以及磨屑積聚，容易引起骨質溶解進而導致無菌松動，從而加重了使用者的痛苦并降低了人工髖關節的使用壽命。因此，人們正在積極努力探索如何提高超高分子量聚乙烯耐磨性及如何減少因人工髖關節臼杯磨損而引起的骨質溶解、達到延長人工髖關使用壽命目的的有效方法。?

羥基磷灰石與人體硬組織（骨和牙）的無機物質組成相同，植入人體后可直接與骨形成骨性結合，與骨之間界面結合強度達到甚至超過骨和植入體自身?的強度，即羥基磷灰石具有較好的生物活性，但是由于純羥基磷灰石的晶體脆性大、抗折強度低，不適合用作承載較大的硬組織修復與替代材料。?

劉其斌的實用新型專利（CN?101053675A）提出一種由不同質量分數的鈦粉和復合陶瓷粉制備的一種梯度生物活性陶瓷涂層材料，該實用新型專利是將陶瓷粉和稀土氧化物混合均勻后再與鈦粉混合研磨均勻，得到涂層粉末材料，將配好的涂層粉末材料與粘合劑混合后預壓在鈦合金表面，最后采用寬帶激光熔覆工藝在鈦合金表面熔覆第一梯涂層，清理表面，然后采用同樣的方法制備第二、三梯涂層以得到在鈦合金TC4表面制得梯度生物活性陶瓷。但是本方法制備的梯度結構人工髖關節臼杯只是在表面具有生物涂層，其主體結構依然是金屬材料，不符合人體髖臼的生物結構，并且表面涂層在長期使用過程中不可避免地會產生脫落現象，這將會引起身體的排異反應。?

發明內容

本發明將具有較高生物活性的羥基磷灰石與生物相容性較好的超高分子量聚乙烯復合制備出具有仿人體梯度髖關節臼杯，能減緩人工關節在正常磨損情況下的骨溶解及假體松動的發生，延長了人工髖關節的使用壽命，減輕使用者的病痛及經濟負擔。?

本發明的技術方案為：?

一種梯度結構人工髖臼臼杯，整個髖臼臼杯由多層帽狀臼體疊合而成，各單層帽狀臼體采用體積百分數不大于31.5%的羥基磷灰石與分子量不小于300萬的超高分子量聚乙烯復合而成，羥基磷灰石的含量由內向外逐層遞減。?

本發明具有以下特點：?

1、本發明中復合材料中添加了羥基磷灰石，生物體內骨骼無機鹽的主要成分，因而具有較高的生物活性。即使在其使用過程中產生必不可少的磨屑?也不會因生物體自身的免疫反應而引起假體周圍骨質的吸收和溶解，進而有效地減少假體松動的現象。?

2、本發明制備的人工髖關節臼杯整體是由多層不同羥基磷灰石含量的超高分子量聚乙烯復合材料疊合而成，具有與生物體髖臼相似的生物梯度結構，能夠有效的滿足髖臼在不同運動模式以及不同受力時間下應力傳遞等特點。?

3、本發明中制備人工髖關節臼杯的原料是具有良好化學穩定性和生物相容性且耐摩性好的超高分子量聚乙烯材料和具有較高生物活性的羥基磷灰石，并且在髖臼與股骨頭接觸的梯度層含有大量的羥基磷灰石有助于人體自身骨細胞在其表面生長。?

4、超高分子量聚乙烯基體材料中添加一定量的羥基磷灰石制備的復合材料與純超高分子量聚乙烯材料在相同的負載下，前者的摩擦系數比后者小（如表1所示），并且在高負載（1200N）時前者的磨損率較后者小（如表2所示）。?

表1??不同負載下各組樣品的摩擦系數?

注：1、HA含量表示復合材料中羥基磷灰石的體積含量；?

2、熔融樣品是參考現在已有技術制備的純超高分子量聚乙烯摩擦樣品。?

表2??高負載下各組樣品的磨損率?