[發明專利]一種氧化鋯纖維增強陶瓷基復合材料人工骨及其制備方法

在審

• 申請號: 202110093234.5
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112759389A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 李愛軍;張軍軍;謝洪賓;朱界
• 申請（專利權）人: 上海大學紹興研究院;上海大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622;C04B35/624;C04B35/80;A61L27/44;A61L27/50;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種氧化鋯纖維增強陶瓷基復合材料人工骨及其制備方法，屬于生物醫用材料技術領域。本發明將PC熔融，得到均質凝膠；將均質凝膠與氧化鋯粉末混合，得到帶有氧化鋯的均質凝膠；將帶有氧化鋯的均質凝膠進行加熱，得到全氧化鋯短纖維，加熱的溫度為2700～3000℃；將全氧化鋯短纖維和氧化鋯粉末依次進行混合、等靜壓成型和燒結，得到中間體；根據患者骨骼形態數據，利用計算機集成制造系統進行三維實體建模，得到三維建模數據；根據三維建模數據，對中間體進行機加工，得到預制體；將預制體進行燒結定型，得到氧化鋯纖維增強陶瓷基復合材料人工骨，制得的氧化鋯纖維增強陶瓷基復合材料人工骨兼顧硬度和延展性、韌性差。

技術領域

本發明涉及生物醫用材料技術領域，尤其涉及一種氧化鋯纖維增強陶瓷基復合材料人工骨及其制備方法。

背景技術

人工骨是指可以替代人體骨或者修復骨組織缺損的人工生物材料，人造骨可以依靠從人體體液補充某些離子形成新骨，可在骨骼結合界面發生分解、吸收、析出等反應，實現骨骼牢固結合。當需替換關節或治療骨斷裂時，最理想的方式是通過組織再生功能實現骨的自身修復。然而在許多情形下，人體骨并不能實現自身修復，理想人工骨材料的研制是醫學和生物材料科學領域的一個重要課題。自體骨和金屬假體是常見的骨體修復材料，然而，自體骨易增加患者的創傷和痛苦，金屬假體存在松動、斷裂、骨質疏松、排異反應和溶解離子有毒等問題。隨著接骨材料非金屬化的發展，一些生物陶瓷材料、有機材料和復合材料等開始應用于人工骨的制造。但是這些材料依然存在這諸多缺陷：合成高分子材料(如膠原、聚酯)可成骨誘導但力學性能差；復合材料(如磷酸鈣-膠原復合人工骨)具有良好力學性能，但成骨活性仍不理想；無機非金屬材料(如氧化鋁陶瓷)純度低、密度小、脆性大，造成的破裂，使得全陶瓷人工關節置換術后并發癥和翻修率很高。

隨著醫療科學、材料科學、先進制造技術的快速發展，人們對骨折缺損的修復和置換要求日益提高，人工骨制造技術也得到了充分的應用。但現有的人工骨陶瓷材料存在的缺點是脆性大，抗疲勞性差。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種氧化鋯纖維增強陶瓷基復合材料人工骨及其制備方法。本發明制得的氧化鋯纖維增強陶瓷基復合材料人工骨能夠兼顧硬度和延展性、韌性差。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種氧化鋯纖維增強陶瓷基復合材料人工骨的制備方法，包括以下步驟：

將聚碳酸酯熔融，得到均質凝膠；

將所述均質凝膠與氧化鋯粉末混合，得到帶有氧化鋯的均質凝膠；

將所述帶有氧化鋯的均質凝膠進行加熱，得到全氧化鋯短纖維，所述加熱的溫度為2700～3000℃；

將所述全氧化鋯短纖維和氧化鋯粉末依次進行混合、等靜壓成型和燒結，得到中間體；

根據患者骨骼形態數據，利用計算機集成制造系統進行三維實體建模，得到三維建模數據；

根據所述三維建模數據，對所述中間體進行機加工，得到預制體；

將所述預制體進行燒結定型，得到所述氧化鋯纖維增強陶瓷基復合材料人工骨。

優選的，所述氧化鋯粉末的粒徑獨立地為30～100nm。

優選的，所述帶有氧化鋯的均質凝膠中均質凝膠的質量含量為0.5～35％。

優選的，所述全氧化鋯短纖維和氧化鋯粉末混合后所得混合物中全氧化鋯短纖維與氧化鋯粉末的質量比為1：1～3：2。

優選的，所述全氧化鋯短纖維的長度為10～100μm。

優選的，所述全氧化鋯短纖維的長度為50～80μm。

優選的，所述燒結的溫度為1000～1500℃，時間為10～12h。