[發明專利]一種基于干鋪?燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201611147248.6
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106729965A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 全仁夫;王拓;謝尚舉
• 申請（專利權）人: 杭州市蕭山區中醫院
• 主分類號: A61L27/02
• 分類號: A61L27/02;A61L27/10;A61L27/32;A61L27/56
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司33214
• 代理人: 王從友

技術領域

本發明涉及生物陶瓷支架材料的制備方法。

背景技術

目前，臨床上通過移植人工骨的方法來治療骨缺損病人已經變得十分普遍。不管人工骨來源于何種材料，其移植成功的關鍵在于術后移植骨內能否有正常的新生骨組織長入。其主要體現在：1、骨移植處是否產生足量的新生骨；2、在移植骨與正常骨組織連接處是否產生牢固的結合。值得注意的是，目前臨床上大部分的骨移植都只能起到骨替代的作用，還無法讓新生骨很好地長入移植物內并使之融為一體。這也意味著移植骨在患者體內存在著耗損、老化的風險。并且大段骨移植后骨折的愈合是個復雜的過程，其愈合時間的延長增加了植入物引起異物感染的幾率，感染后則導致更大范圍的假體周圍骨溶解。那么，提高人工移植骨的成骨性能和骨融合率，也就意味著提高了整個骨移植手術的成功率。因此，如何提高人工骨組織材料的成骨性能和與骨融合率受到了廣泛的關注。HA/ZrO₂復合材料在體內、外實驗中顯示出完全的生物相容性，在骨組織、肌肉組織界面沒有不良反應，細胞毒性試驗和溶血試驗的反應是微弱的、可接受的）。因此，ZrO₂梯度復合HA組織工程骨為骨移植提供良好的替代材料。研究顯示HA/ZrO₂致密復合材料，平均抗彎強度達898.67 MPa，最高可達1112.4MPa，KⅠC可達7.3-11.4 MPa.m^1/2，遠超過人體自然骨強度。而致密體強度過大同時也帶來應力遮蔽的問題。而將HA/ZrO₂致密體制成泡沫陶瓷材料后通過改變空隙率來調節其強度，得到力學性能最貼近自然骨結構的高仿真人工骨材料，這也是HA/ZrO₂泡沫陶瓷材料的最大優勢所在。

HA具有與人體硬組織相似的化學成分結構，HA材料植入人體后，在體液的浸潤下，會被部分降解并釋放出人體所必需的鈣、磷元素，并被組織吸收、利用，結合入新的組織，從而使HA和人體骨組織獲得良好的結合。單純HA作為支架材料存在強度低、韌性差、脫粒等缺陷。二氧化鋯（ZrO₂）陶瓷材料正好具有較高的彎曲強度、斷裂韌性和較低的彈性模量，并且ZrO₂也具有一定的生物相容性。用ZrO₂作為HA增強體后可獲得力學性能和生物相容性俱佳的生物復合材料。而致密體強度過大同時也帶來應力遮蔽的問題。

發明內容

本發明針對上述問題，本發明的目的提供一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法，該方法制備的骨修復生物陶瓷支架材料孔隙率高，孔徑大小合適，不僅使羥基磷灰石易于被降解吸收，而且骨組織易于長入，融合速度快，與宿主骨牢固結合，不會產生明顯的異物反應，生物相容性好。

為了實現上述的目的，本發明采用了以下的技術方案：

一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法，該方法包括以下的步驟：

1）聚氨酯泡沫模型材料預處理，提高材料的親水性和粘附性能；

2）在聚氨酯泡沫模型材料上掛漿，所述的掛漿包括2~4次，第一次掛漿，漿料中ZrO₂粉體的質量百分比為55~70%；掛漿后置于室溫下自然干燥；然后放入烘箱中，在 100~120℃條件下烘干，使水分質量分數降至1%以下；以后每次掛漿ZrO₂粉體的質量百分比相對于前一次掛漿減少1%~5%，掛漿后以相同的方法干燥并烘干；

3）上述掛漿后預制體試樣采用了三段式燒結工藝進行燒結，燒結的步驟如下：

3.1）烘干階段：在室溫至90~110℃時，升溫速度為2~3℃/min；

3.2）揮發階段：在90~110℃至190~210℃時，控制升溫速度，1~2℃/min，在190~210℃至490~510℃時，控制升溫速度1~2℃/2min，升溫至490~510℃時，保溫1~1.5h，后升溫到490~510℃至700~800℃時，控制升溫速度為1~2℃/3min，升溫至700~800℃后，保溫1~1.5h，后升溫到700~800℃至1200~1300℃時，控制升溫速度為1~2℃/min；

3.3）高溫焙燒階段：后持續燒結溫度保持在2~4℃/min，到達1500~1600℃的最高燒結溫度后，再保溫2~4h并隨爐冷卻，得到ZrO₂多孔生物骨修復支架；

4）采取兩步法浸涂法涂覆梯度HA涂層；