[發明專利]一種生物醫用有序多孔的鑄態鋅基材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910399167.2
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110157936B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 白晶;李楊;徐焱;程兆俊;姜慧琴;薛烽;周健
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C18/00;A61L27/04;A61L27/50;A61L27/56
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種生物醫用有序多孔的鑄態鋅基材料的制備方法，包括如下步驟：(1)利用選區激光熔融(SLM)技術，根據多孔鑄態鋅基材料結構方面的實際需求，制備具有相同孔結構的多孔鈦預制體；(2)采用單軸壓縮，將預先制備的NaF漿體滲入多孔鈦的開孔結構中，對其進行燒結后得到多孔鈦?NaF復合預制體；(3)將復合預制體置于氟化氫(HF)酸霧環境中，待多孔鈦完全腐蝕后得到NaF預制體；(4)利用滲流鑄造的原理在NaF預制體中充滿鋅基金屬熔液，在空氣中冷卻凝固；(5)利用去離子水溶解去除NaF預制體，即可得到有序多孔且力學性能優異的鑄態鋅基材料。

技術領域

本領域屬于生物材料制備技術領域，特別涉及一種生物醫用有序多孔的鑄態鋅基材料的制備方法。

背景技術

由創傷、感染、腫瘤、先天性畸形等疾病造成的大段骨缺損一直是臨床修復手術中面臨的一大難題。在治療中，對于這種骨缺損一般采用自體骨或異體骨移植，但仍然存在著如供體材料不足，人體免疫排斥反應等諸多問題。自1987年Vacanti等人提出骨組織工程以來，其作為一門新興學科取得了快速迅猛的發展。骨組織工程主要是通過將種子細胞復合生物調控因子種植于支架材料上，將其植入骨缺損部位后，在細胞進行增殖分化的同時支架材料隨之降解，最終實現修復骨缺損的目標。其中，尋找一種綜合性能優良的骨組織工程支架材料成為骨修復領域研究的關鍵。目前，作為人骨修復的傳統植入材料包括金屬材料，高分子聚合物，陶瓷材料等，其中高分子聚合物和陶瓷材料，或者強度不足，剛度較低，或者脆性太大，力學性能不足。

與傳統的金屬材料植入物相比，生物可降解金屬，尤其是金屬鎂和金屬鋅，憑借其良好的力學性能、生物相容性及生物可降解性，在生物材料領域引起了廣泛的關注和研究。然而，鎂及其合金在體內降解速率過快，極大程度上限制了其在醫療器械領域中的應用。在這種背景下，鋅作為人體必需元素之一，其與生物鎂合金在體內的降解機制相似，在生物體內可以完全降解。此外，相比于鎂合金而言，鋅及其合金降解速率相對緩慢，能在體內存留足夠長的時間，作為要求降解速率較低的骨組織工程支架材料時更加適合，因此在近年來逐漸成為研究熱點之一。

目前，開孔多孔材料的制備方法主要包括粉末冶金、壓力滲流鑄造、等離子燒結、激光穿孔和3D打印等。不同的制備工藝，最終得到的多孔材料其孔結構也會有明顯的差異。對于常用的粉末冶金法而言，得到的多孔材料，其孔結構之間的連通性較差，孔隙率一般為30％～70％，無法實現與人體松質骨相似的仿生結構(孔隙率高達80％以上)。相比之下，滲流鑄造法簡單靈活，獲得的多孔材料其孔結構連通性較好，孔隙率≥75％，但與粉末冶金法類似，材料的孔結構難以根據實際需求實現定量控制。另外，利用3D打印技術制備得到的多孔材料，尤其是對于金屬材料而言，打印出的產品在微觀方面缺陷較多，力學性能方面遠無法與鑄態金屬產品相提并論。

因此，需要一種針對多孔金屬材料的新型制備方法，極大地改善目前多孔材料制備中存在的一些問題，要求這種方法不僅能夠制備得到內部缺陷較少的多孔材料，使其擁有更為優異的力學性能，同時還可以定量地控制材料的孔形、孔分布及孔隙率等。

發明內容

技術問題：為了解決上述現有技術方法存在的不足，本發明提供一種生物醫用有序多孔的鑄態鋅基材料的制備方法。所述方法制備所得的多孔鑄態鋅基材料可作為骨組織工程支架，其孔結構各項參數均可實現定量控制。另外，在孔隙率相同的前提上，通過此方法可制備得到內部缺陷較少，力學性能更為優異的多孔鑄態鋅基材料。

技術方案：本發明中所涉及到的生物醫用有序多孔的鑄態鋅基材料，其制備方法包括：

步驟1：利用MIMICS設計有序多孔結構的鑄態鋅基材料模型，采用選區激光熔融SLM方法，打印與所需多孔材料孔結構完全相同的多孔鈦預制體；

步驟2：將純度99％、粒徑為20～100μm的NaF顆粒，明膠及過飽和的NaF水溶液均勻混合，得到NaF漿體；