[發明專利]一種二氧化鋯多孔生物骨修復支架的燒結方法

在審

• 申請號: 201611147703.2
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106729966A
• 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

由于創傷、炎癥、腫瘤的外科治療所導致的骨缺損特別是大段骨缺損，是除了由骨折所致的骨不連外，引起功能喪失并影響生活質量的主要原因。目前傳統自體松質骨移植是治療局部骨缺損的金標準。但是其存在不可否認的局限性，如供骨區損傷，術后并發癥和治療費用等問題，更重要的是來源與數量有限。異體骨移植則不受形狀與數量的限制，可達到即時的骨量要求，其骨愈合過程與傳統的長段自體移植骨基本類似。但是異體骨經各種滅菌處理后缺乏自身成骨作用，骨愈合過程緩慢且多存在不同程度的排斥反應，因此效果不佳。

隨著生物材料科學的興起，以生物材料來制作移植替代物的組織工程學正在不斷的發展。因此，組織工程骨修復骨缺損也成為當前研究熱點。

骨組織工程支架材料是指能與成骨細胞結合并能置入生物體的材料，它是組織工程化骨的最基本構架。植入體內后，支架材料與宿主組織接觸部分發生化學結合，能長期發揮功能，而不至于在界面處發生松動與破壞。理想的骨組織工程支架材料應具備以下條件：良好的組織相容性和良好的表面活性，有利于細胞的粘附，并為細胞在其表面生長、增殖和分泌基質提供良好的微環境；具有可塑性，可被加工成所需的形狀，并有一定的機械強度，在置入體內后的一定時間內仍可保持其形狀，使新形成的組織具有一定的外形；具有三維立體結構，材料必須是高度多孔的，類似泡沫狀，孔隙率應達到80%以上，具有較大的內表面積，一方面有利于細胞的植入粘附，另一方面有利于細胞營養成分的滲入和細胞代謝產物的排除。

目前，骨組織工程支架材料主要分為三類：生物衍生材料、陶瓷材料和高分子材料。生物衍生材料具有抗原性，特別是植體較大時，常常會引起劇烈的免疫排斥反應。羥基磷灰石是最主要的陶瓷材料，它是骨的無機成分。合成的羥基磷灰石具有良好的生物活性和生物相容性，具有較高的骨結合能力。但是由于它的力學性能較差，無法滿足多數生物體內植入的生物力學要求。而高分子材料應用過程中，根據生物醫用材料的要求，支架材料植入體內后，應盡量避免其與宿主骨之間的炎性反應，以保證植入材料的長期安全性。Roel Kuijer等人對聚酯共聚物的支架材料研究表明，不管支架上是否種細胞，植入兔體內后均有部分支架與宿主骨之間出現感染癥狀。

因此，我們通過干鋪-燒結方法制備出ZrO₂多孔生物骨修復支架。為骨缺損治療提供一種孔隙率高、抗壓強度大、韌性強的生物陶瓷人工骨支架材料。

發明內容

本發明針對上述問題，本發明的目的提供一種二氧化鋯多孔生物骨修復支架的燒結方法，該方法制備的二氧化鋯多孔生物骨修復支架抗壓及抗彎強度大，孔隙率高，孔徑大小合適，能與宿主骨牢固結合，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：

一種二氧化鋯多孔生物骨修復支架的燒結方法，該方法包括以下的步驟：

1）在聚氨酯泡沫模型材料上進行ZrO₂粉體漿料掛漿；

2）烘干階段：在室溫至90~110℃時，升溫速度為2~3℃/min；

3）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；

4）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。

作為優選，所述的掛漿的ZrO₂粉體漿料按質量百分比計包括以下的組分：

ZrO₂粉體55~70%

聚乙烯醇0.2~1.0%

羧甲基纖維素0.2~1.0%

硅溶膠8~15%

聚丙稀酸銨0.2~1.2%。

作為再優選，所述的掛漿的ZrO₂粉體漿料按質量百分比計包括以下的組分：

ZrO₂粉體60~65%

聚乙烯醇0.2~1.0%

羧甲基纖維素0.2~1.0%