[發(fā)明專(zhuān)利]一種生物陶瓷表面涂覆醫(yī)學(xué)植入體的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011215621.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112430086A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈理達(dá);張寒旭;何志靜;鄒安超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/48
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/48;C04B35/622;C04B38/06;C04B41/87;B33Y70/10;B33Y80/00;A61L27/10;A61L27/56;A61L27/34;A61L27/32
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明公開(kāi)了一種生物陶瓷表面涂覆醫(yī)學(xué)植入體的制備方法，屬于醫(yī)工結(jié)合領(lǐng)域，可以制備形狀復(fù)雜、尺寸精準(zhǔn)的植入體，采用所述方法制備的醫(yī)學(xué)植入體對(duì)人體組織無(wú)損害，同時(shí)其強(qiáng)度等力學(xué)性能滿(mǎn)足植入體的使用要求。本發(fā)明方法首先用陶瓷增材制造的方式，制備氧化鋯胚體，通過(guò)脫脂燒結(jié)方法將氧化鋯基體最終成形，再將基體放入配置的羥基磷灰石—聚乙烯醇漿料中，通過(guò)離心作用在基體表面覆蓋一層漿料后風(fēng)干固化；重復(fù)上述浸入—離心—風(fēng)干步驟制備均勻的涂層，最后通過(guò)脫脂燒結(jié)得到致密的生物陶瓷涂層。制件保留了氧化鋯多孔陶瓷的優(yōu)良力學(xué)性能，并且通過(guò)羥基磷灰石涂層獲得了出色的生物性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)工結(jié)合領(lǐng)域，具體涉及一種生物陶瓷表面涂覆醫(yī)學(xué)植入體的方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，增材制造技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，在各行各業(yè)都能看到它的身影。將增材制造技術(shù)應(yīng)用于骨修復(fù)，可以規(guī)避傳統(tǒng)骨移植存在的一些弊端，并帶來(lái)一系列可以用作骨缺損修復(fù)的材料。例如金屬材料、生物陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料等等，這些材料利用增材制造技術(shù)能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，較高程度地還原患者骨骼原來(lái)的形貌。另外利用這項(xiàng)技術(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)一些特定結(jié)構(gòu)的打印，例如多孔結(jié)構(gòu)，有利于養(yǎng)分的運(yùn)輸和細(xì)胞組織的生長(zhǎng)，對(duì)骨修復(fù)具有重要意義。

雖然這些材料能夠達(dá)到作為骨缺損修復(fù)某些方面的要求，在其他方面卻存在缺陷。金屬材料有著卓越的力學(xué)性能，能夠承擔(dān)較大的力，但作為植入物其生物相容性較差，長(zhǎng)期處于人體體液環(huán)境會(huì)出現(xiàn)腐蝕，金屬離子析出等問(wèn)題，對(duì)人體造成損害。另外金屬?gòu)椥阅Ａ繜o(wú)法與人骨相匹配，容易導(dǎo)致應(yīng)力屏蔽，造成植入物松動(dòng)。在高分子材料中應(yīng)用較為廣泛的PLA(聚乳酸)，最終降解產(chǎn)物只有水和CO₂，具有優(yōu)秀的生物降解性能，但是過(guò)快的降解速率、較低的強(qiáng)度限制了其在骨骼修復(fù)領(lǐng)域的使用。

氧化鋯陶瓷具有良好的耐磨性能和化學(xué)穩(wěn)定性，在體內(nèi)不會(huì)發(fā)生降解。目前氧化鋯陶瓷主要應(yīng)用的方面是作為牙科修復(fù)的材料。磷酸鈣類(lèi)陶瓷具有與人體骨骼相似的化學(xué)組分，并且具有良好的生物活性。從現(xiàn)有針對(duì)骨植入的研究表明，使用磷酸鈣類(lèi)陶瓷具有良好的骨傳導(dǎo)性，有效促進(jìn)成骨細(xì)胞附著在支架表面上。此外，磷酸鈣類(lèi)陶瓷在體內(nèi)會(huì)發(fā)生降解，降解的產(chǎn)物可以作為形成新骨組織的原料，并且促進(jìn)骨組織細(xì)胞生長(zhǎng)和分化。盡管磷酸鈣類(lèi)陶瓷具有良好的生物活性，但是機(jī)械強(qiáng)度無(wú)法滿(mǎn)足作為骨植入物的需求。

現(xiàn)有研究表明，作為骨植入物需要有多孔結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)直接影響細(xì)胞的生長(zhǎng)和細(xì)胞代謝，多孔結(jié)構(gòu)在細(xì)胞生長(zhǎng)的過(guò)程中起到營(yíng)養(yǎng)供給，氣體交換以及運(yùn)輸代謝產(chǎn)物。在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有的植入物支架可以滿(mǎn)足多孔結(jié)構(gòu)和孔隙率，但是無(wú)法保證支架具有優(yōu)異的力學(xué)性能。基于以上考慮，多孔陶瓷支架具有良好的生物相容性并且具有較好的生物學(xué)力學(xué)性能更加符合作為植入體的需求。

傳統(tǒng)方法生產(chǎn)多孔支架有很多方案，較為常見(jiàn)的方案有添加造孔劑法、有機(jī)泡沫浸漬法、溶液-凝膠法和冷凍干燥法，這些方法制造的多孔支架很難滿(mǎn)足作為植入物需要的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種生物陶瓷表面涂覆醫(yī)學(xué)植入體的制備方法，所述方法可以制備形狀復(fù)雜、尺寸精準(zhǔn)的植入體，采用所述方法制備的醫(yī)學(xué)植入體對(duì)人體組織無(wú)損害，同時(shí)其強(qiáng)度等力學(xué)性能滿(mǎn)足植入體的使用要求。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種生物陶瓷表面涂覆醫(yī)學(xué)植入體的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將光敏樹(shù)脂、分散劑以及氧化鋯陶瓷粉末混合，所述光敏樹(shù)脂的質(zhì)量百分比為20％-50％，分散劑的質(zhì)量百分比為1％-3％，其余組分為氧化鋯陶瓷粉末；真空分散20min后，高速攪拌20min得到混合均勻的漿料；

步驟2：將上述得到的漿料采用DLP(數(shù)字光打印)的方式成型多孔氧化鋯陶瓷胚體，清洗后對(duì)胚體進(jìn)行脫脂和高溫?zé)Y(jié)處理；

步驟3：在上述處理后的胚體上涂覆磷酸鈣類(lèi)陶瓷—聚乙烯醇混合漿料涂層，將涂層經(jīng)過(guò)風(fēng)干后進(jìn)行脫醇、高溫?zé)Y(jié)、除菌處理得到多孔生物陶瓷醫(yī)學(xué)植入體。