[發明專利]一種可加快降解的鐵基骨植入物的制備方法

有效

• 申請號: 201810906061.2
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109224137B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 高成德;帥詞俊
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: A61L27/58
• 分類號: A61L27/58;A61L27/04;A61L27/08;B22F1/00;B22F3/105;B22F5/00;C22C38/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明涉及一種可加快降解的鐵基骨植入物的制備方法，包括如下步驟：(1)球磨破壁；(2)酸化處理；(3)過濾干燥；(4)粉末分散；(5)激光燒結。本發明的有益效果是利用球磨破壁工藝使碳納米管端部產生結構缺陷，并通過酸化處理使這些結構缺陷處形成羧基及羥基官能團，利用它們與鐵離子之間的庫倫吸附作用，吸附鐵基體降解產生的二價和三價鐵離子，從而避免產生氫氧化鐵、氫氧化亞鐵等降解產物覆蓋在鐵基體上，促進鐵基體與人體體液的充分接觸，進而加速鐵基骨植入物的降解過程；同時本發明中羧基及羥基官能團也能通過提高鐵基骨植入物的親水性，進一步加快其降解。

技術領域

本發明屬于金屬骨植入物技術領域，特別涉及一種可加快降解的鐵基骨植入物的制備方法。

背景技術

現有的骨科植入物，如不銹鋼、鈦基合金、鎳基合金等惰性金屬材料，在人體內完成骨修復任務后需要進行二次手術取出，給患者帶來極大的生理痛苦及經濟負擔。鐵是一種在大氣、海水介質中易腐蝕的金屬材料，因此鐵基合金在工程和結構應用中都需要進行腐蝕防護處理，但這種腐蝕特性恰巧能夠滿足生物降解材料的需求。再加上本身優異的綜合性能及生物相容性，鐵基合金近年來逐漸引起了科研工作者和臨床醫生的廣泛關注。

然而，作為可降解骨植入物材料，鐵面臨著體內降解過慢、與骨組織的恢復速率不匹配的問題。有研究表明，鐵在植入體內時，只在表面發生輕微的腐蝕，往往在骨組織愈合后仍然殘留在體內，這限制了其在骨科臨床中的應用。為此，人們尋求通過合金化的方法來開發新型可降解鐵基合金，這雖然在一定程度上提高了鐵的降解速率，但依然難以滿足可降解骨植入物的要求。

鐵在體內降解慢的主要原因是其降解形成的產物，這些降解產物包括氫氧化鐵、氫氧化亞鐵、氧化鐵、氧化亞鐵及碳酸鐵等，它們在人體體液中的溶解度低，會緊密堆積在鐵基體上，阻礙體液與鐵基體的進一步接觸，導致植入初期降解較快而中后期降解較慢的問題。因此，如何解決降解產物堆積從而加快鐵基骨植入物降解，是實現其在骨科領域廣泛應用的關鍵問題。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的鐵基骨植入物降解過慢等缺點，本發明從其降解機理出發，提出了一種可加快降解的鐵基骨植入物的制備方法，具體是對碳納米管酸化形成羧基及羥基，通過吸附鐵基體降解產生的鐵離子，避免其形成氫氧化鐵、氫氧化亞鐵等產物覆蓋于鐵基體上，從而促進鐵基體與體液的充分接觸，進而加快其降解過程。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種可加快降解的鐵基骨植入物的制備方法，包括如下步驟：

(1)球磨破壁：將碳納米管進行機械球磨，以在其管端產生結構缺陷；

(2)酸化處理：用濃度為98％的硝酸與濃度為95％的硫酸配置混合酸，隨后將上述球磨破壁的碳納米管放入混合酸中，酸化處理，使碳納米管結構缺陷處形成羧基和羥基，得到酸化碳納米管溶液；

(3)過濾干燥：將酸化碳納米管溶液進行反復過濾、洗滌，去除殘留的混合酸，經干燥后得到酸化碳納米管；

(4)粉末分散：按照質量百分比分別量取上述酸化碳納米管及鐵粉，所述酸化碳納米管的質量分數為0.5％-5％，剩余為鐵粉；將兩種粉末置于無水乙醇中超聲分散，經過濾干燥后得到酸化碳納米管和鐵粉的混合粉末；

(5)激光燒結：利用激光燒結上述混合粉末得到鐵基骨植入物。

優選地，所述步驟(1)中，機械球磨的轉速為100-200轉/分，時間為1-2小時，球磨罐中充入氬氣防止氧化反應生成雜質，每球磨20分鐘后停機2分鐘，防止球磨罐內溫度過高。

更優選地，機械球磨的轉速為150轉/分，時間為2小時。

優選地，所述步驟(2)中，硝酸與硫酸體積比為1:4-1:2，酸化處理15-45分鐘。

更優選地，酸化處理45分鐘。