[發(fā)明專利]一種多孔蜂窩狀生物陶瓷及專用模具和制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410725208.X
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104552571A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王迎軍;任力;王琳;劉卅
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: B28B7/00
• 分類號: B28B7/00;B28B3/26;C04B38/00;C04B35/447
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物陶瓷類組織工程材料的制備方法，具體涉及一種多孔蜂窩狀生物陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

骨組織工程支架材料作為骨組織修復重建的組織工程載體，在骨修復中起到了框架作用，即為細胞吸附、增殖和分化提供初始的形成位點，以及為新組織提供支撐，具體要求具有良好的生物相容性，可控的生物降解性；具有適當?shù)娜S聯(lián)通氣孔立體結(jié)構(gòu)；可塑性和機械強度；良好的材料表面。對于無機類硬組織修復材料而言，其主要限制在于制備支架的脆性、高孔徑率的可控支架結(jié)構(gòu)較難控制。如何解決這些問題，成為生物陶瓷類組織工程支架制備過程中的瓶頸所在。

β-TCP作為生物材料的研究始于七十年代，當時是將其制成多孔體，對動物骨骼進行置換，實驗結(jié)果非常成功。二十多年來，隨著研究的深入，各種形式的β-TCP已在臨床醫(yī)學中展現(xiàn)了其優(yōu)良的生物相容性以及生物降解性能，并得到廣泛應(yīng)用，如用作骨移植和骨填充材料的，但β-TCP陶瓷作為組織工程支架材料還有許多不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種多孔蜂窩狀生物陶瓷，彌補現(xiàn)有技術(shù)和材料的不足。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述多孔蜂窩狀生物陶瓷的制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種多孔蜂窩狀生物陶瓷的專用模具，包括模套、模芯、出泥筒、壓板四部分；模套的下端固定有壓板，在模套與壓板之間形成一卡槽，模芯和出泥筒嵌于該卡槽內(nèi)；所述模芯分為上下兩層，上層是導泥孔層，該層均勻分布導泥孔，下層是出料槽層，出料槽層為均勻分布并固定在導泥孔層下方的凸柱，相鄰凸柱之間形成相貫通的出料槽(呈井字形)，所述出料槽與導泥孔連通；所述出泥筒的上部設(shè)有凹槽，模芯的出料槽層嵌于該凹槽內(nèi)，出料槽層的周邊與凹槽側(cè)壁之間留有間隙，該間隙與導泥孔連通，模芯的導泥孔層與出泥筒的上部壓合固定；出泥筒的下部嵌入壓板的凹槽內(nèi)，出泥筒與壓板的中心形成出泥通道。

所述模具使用SKD11材料，模芯的導泥孔為圓形孔，圓形孔可以保證模具各部位進料的均勻和平衡，又要使泥料進入出料通道后擴散穩(wěn)定和順利粘連。

所述模芯的導泥孔的中心線與出料槽的中心線重合。

一種多孔蜂窩狀生物陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

(1)將β-磷酸三鈣(β-TCP)研磨至無肉眼可見的團聚物；

(2)以水為溶劑，甘油作為保濕劑和潤滑劑，羥丙甲基纖維素作為膠黏劑，并輔以潤滑劑凡士林，將上述四種試劑混合，得到粘稠狀液體；

(3)將步驟(2)的液體與步驟(1)研磨后的粉體混合煉泥30～90分鐘，得到具有可塑性的料球泥團；

(4)使用上述專用模具對步驟(3)合成的料球泥團進行擠出成型，具體是將料球置于模具中，使用油壓千斤頂在一定壓力下擠出，得到相應(yīng)白色蜂窩狀柱體，并干燥；

(5)對步驟(4)中得到的干燥坯體進行熱處理，冷卻后即得到多孔蜂窩狀生物陶瓷。

步驟(3)所述料球泥團的配比為：

所述羥丙甲基纖維素加入質(zhì)量為β-磷酸三鈣粉料的質(zhì)量的1～5％；

所述凡士林與β-磷酸三鈣粉料質(zhì)量比為0.1～0.2；

所述水的體積為β-磷酸三鈣粉料質(zhì)量的0.1～0.6ml/g；

所述甘油的體積為β-磷酸三鈣粉料質(zhì)量的0.1～0.4ml/g。

步驟(3)所述料球泥團的配比為：

所述羥丙甲基纖維素加入質(zhì)量為β-磷酸三鈣粉料的質(zhì)量的2.5％；

所述凡士林與β-磷酸三鈣粉料質(zhì)量比為0.143；

所述水的體積為β-磷酸三鈣粉料質(zhì)量的0.3ml/g；

所述甘油的體積為β-磷酸三鈣粉料質(zhì)量的0.2ml/g。

步驟(5)所述的熱處理為：在180℃及500℃下分別保溫兩小時，最后1100℃保溫三小時。

所述熱處理中的升溫速率控制在5℃/min以下。

步驟(4)所述的干燥為37℃下干燥12h。

步驟(2)中使用β-磷酸三鈣中位徑約為1.835μm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明制備的多孔蜂窩狀生物陶瓷是通過特定模具采用擠出成型方法制備，具有定向孔徑結(jié)構(gòu)。

(2)本發(fā)明制備的多孔蜂窩狀生物陶瓷孔徑率為70％，泥料壓縮60％平均所需應(yīng)力為5.43N。該蜂窩狀生物陶瓷具有比表面積大，孔結(jié)構(gòu)充足，比剛度高等特點，正好符合作為組織工程支架材料所需的條件。將β-TCP陶瓷制成蜂窩狀結(jié)構(gòu)會有很好的效果。