專利名稱：一種多孔羥基磷灰石生物陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種多孔羥基磷灰石生物陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前由外傷、炎癥、及腫瘤切除等造成的長骨損傷及缺損的修復(fù)仍缺乏滿意的骨替代材料，成為醫(yī)學(xué)上亟待解決的難題。目前臨床上對長骨損傷的主要修復(fù)方法是自體骨移植、異體骨、同種異體骨移植和人工骨替代。自體骨移植是治療骨缺損的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但在修復(fù)大塊骨缺損時對供區(qū)組織造成損害，供骨量有限，且易產(chǎn)生并發(fā)癥，常難以達(dá)到滿意的治療效果。異體骨和同種異體骨移植盡管避免了對供區(qū)組織造成的損害，但感染率高，存在引起免疫排斥反應(yīng)的危險。因此，自體骨和異體骨移植在臨床上應(yīng)用都存在一定的局限。人工合成骨替代材料在避免上述不利因素的同時，還具有易進行質(zhì)量控制、可標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)等優(yōu)點，因此成為生物醫(yī)學(xué)材料研究的ー個重點。多孔羥基磷灰石生物陶瓷與人體骨中的無機質(zhì)的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)相類似，且具有良好的生物相容性、生物降解性和骨傳導(dǎo)性，在作為骨組織工程支架材料和人工骨替代材料方面具有很大的應(yīng)用潛力。多孔磷酸鈣生物陶瓷植入骨內(nèi)，骨可長入表面孔隙并通過機械鑲嵌而結(jié)合。然而骨組織在羥基磷灰石生物陶瓷中的內(nèi)向性生長受材料的孔徑大小及分布、孔隙率、孔的貫通情況及孔的表面形態(tài)等因素的影響。目前還沒有很適合骨組織生長的多孔羥基磷灰石生物陶瓷材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適于骨組織的長入的多孔羥基磷灰石生物陶瓷。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的多孔羥基磷灰石生物陶瓷具有層片狀定向多孔結(jié)構(gòu)特征，其中層片狀多孔與大孔孔道的夾角為-45° 45°，大孔孔道孔徑為150 1000 ym，且層片狀多孔結(jié)構(gòu)孔洞與大孔孔道相互貫通。優(yōu)選的，所述層片狀多孔結(jié)構(gòu)的孔道層間距為10 50 Pm。本發(fā)明的目的是提供一種適于骨組織的長入的多孔羥基磷灰石生物陶瓷的制備方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的制備方法包括a將95-105份重量的去離子水、0. 5-2份重量的聚丙烯酰胺、0. 5-2份重量的聚こ烯醇和5 150份重量的羥基磷灰石粉混合均勻，得到水基羥基磷灰石漿料，并用直徑大小為165 1050 iim的高分子纖維在模具內(nèi)定向排列；b)將水基羥基磷灰石漿料注入模具，然后進行與高分子纖維排列方向一致的低溫定向凝固，控制冷卻速率為0. 5 5°C /min,隨后將冷凍坯體凍干；c)將凍干后的坯體在1250°C 1350°C下進行燒結(jié)，得到大孔孔道孔徑為150 1000 ym，有層片狀定向多孔結(jié)構(gòu)特征的多孔羥基磷灰石陶瓷，層片狀多孔與大孔孔道的夾角為-45° 45°，且層片狀多孔結(jié)構(gòu)孔洞與大孔孔道相互貫通。優(yōu)選的，所述高分子纖維為疏水性高分子纖維。
進ー步優(yōu)選的，所述疏水性高分子纖維為滌綸或者尼綸。本發(fā)明的多孔羥基磷灰石生物陶瓷具有適宜于骨組織生長的孔徑大小及分布、孔隙率、孔的貫通狀況及孔的表面形態(tài)，不僅具有可容納新骨長入的大孔并且孔壁具有豐富層片狀多孔，從而具有傳導(dǎo)成骨的作用。此外，由于孔隙定向分布，陶瓷的力學(xué)性能具有各向異性，沿孔隙方向具有較大的抗壓強度。本發(fā)明的制備方法通過在模具中事先布置好高分子纖維的取向、直徑和分布密度，利用定向溫場對水基羥基磷灰石漿料進行冷凍凝固，使羥基磷灰石粉體顆粒在定向生長冰晶的推擠排斥下進行聚集重排，將所得冰坯經(jīng)冷凍干燥使冰晶升華后燒結(jié)，則留下以冰為模板的具有層片狀定向多孔結(jié)構(gòu)特征的多孔羥基磷灰石陶瓷，高分子纖維在多孔羥基磷灰石陶瓷燒結(jié)過程中熱裂解和揮發(fā)，在多孔羥基磷灰石陶瓷內(nèi)留下具有定向排列孔道特征的多孔結(jié)構(gòu)，同時，冷凍澆注過程中形成的層片狀多孔結(jié)構(gòu)，使陶瓷內(nèi)部孔洞相互貫通。通過控制高分子纖維的直徑，滌綸線的表面形貌，排列密度和方式，解決多孔羥基磷灰石陶 瓷孔徑大小、孔隙形態(tài)、空間分布等微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)控制的問題。其沿孔方向的壓縮強度可與生物體致密骨相當(dāng)。本發(fā)明可實現(xiàn)對多孔微觀結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)控，并且用本發(fā)明制備的多孔羥基磷灰石具有高孔隙貫通率和高孔隙率，適宜于骨組織的生長。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進ー步的描述。實施例II)向球磨罐中加入IOOg的去離子水、Ig聚丙烯酰胺、Ig聚こ烯醇和5g羥基磷灰石粉，球磨混合20h后，得到水基羥基磷灰石漿料；2)用直徑大小為185 u m滌綸編織網(wǎng)固定在模具兩端，再用直徑為165m的滌綸線分別穿過兩端網(wǎng)孔，使之在模具內(nèi)定向排列；3)將水基羥基磷灰石漿料注入模具后，放入裝有液氮的容器內(nèi)進行低溫定向凝固，控制冷卻速率為5°C /min，隨后將冷凍坯體在冷凍干燥機中凍干；4)將干燥后的坯體在1350°C下進行燒結(jié)，燒結(jié)Ih后隨爐溫冷卻至室溫，得到大孔孔道孔徑為150 ym，且具有層片狀定向多孔結(jié)構(gòu)特征的多孔羥基磷灰石陶瓷，其中層片狀多孔結(jié)構(gòu)的孔道層間距為50 ym，層片狀多孔與大孔孔道的夾角為45°，且層片狀多孔結(jié)構(gòu)孔洞與大孔孔道相互貫通。實施例2I)向球磨罐中加入95g的去離子水、0. 5g聚丙烯酰胺、0. 5g聚こ烯醇和35g輕基磷灰石粉，球磨混合30h后，得到水基羥基磷灰石漿料；2)用直徑大小為530 u m尼綸編織網(wǎng)固定在模具兩端，再用直徑為510 U m的尼綸線分別穿過兩端網(wǎng)孔，使之在模具內(nèi)定向排列；3)將水基羥基磷灰石漿料注入模具后，放入裝有液氮的容器內(nèi)進行低溫定向凝固，控制冷卻速率為3°C /min，隨后將冷凍坯體在冷凍干燥機中凍干；4)將干燥后的坯體在1300°C下進行燒結(jié)，燒結(jié)Ih后隨爐溫冷卻至室溫，得到大孔孔道孔徑為500 ym，且具有層片狀定向多孔結(jié)構(gòu)特征的多孔羥基磷灰石陶瓷，其中層片狀多孔結(jié)構(gòu)的孔道層間距為10 ym，層片狀多孔與大孔孔道的夾角為-45°，且層片狀多孔結(jié)構(gòu)孔洞與大孔孔道相互貫通。實施例3I)向球磨罐中加入105g的去離子水、2g聚丙烯酰胺、2g聚こ烯醇和150g羥基磷灰石粉，球磨混合20h后，得到水基羥基磷灰石漿料；2)用直徑大小為1060 u m滌綸編織網(wǎng)固定在模具兩端，再用直徑為1050 U m的滌綸線分別穿過兩端網(wǎng)孔，使之在模具內(nèi)定向排列；3)將水基羥基磷灰石漿料注入模具后，放入裝有液氮的容器內(nèi)進行低溫定向凝固，控制冷卻速率為0. 50C /min,隨后將冷凍坯體在冷凍干燥機中凍干；4)將干燥后的坯體在1250°C下進行燒結(jié)，燒結(jié)I. 5h后隨爐溫冷卻至室溫，得到大 孔孔道孔徑為1000 ym，且具有層片狀定向多孔結(jié)構(gòu)特征的多孔羥基磷灰石陶瓷，其中層片狀多孔結(jié)構(gòu)的孔道層間距為40 ym，層片狀多孔與大孔孔道的夾角為35°，且層片狀多孔結(jié)構(gòu)孔洞與大孔孔道相互貫通。
權(quán)利要求
1.ー種多孔羥基磷灰石生物陶瓷，其特征是，具有層片狀定向多孔結(jié)構(gòu)特征，其中層片狀多孔與大孔孔道的夾角為-45° 45°，大孔孔道孔徑為150 1000 ym，且層片狀多孔結(jié)構(gòu)孔洞與大孔孔道相互貫通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的ー種多孔羥基磷灰石生物陶瓷，其特征是，所述層片狀多孔結(jié)構(gòu)的孔道層間距為10 50 Pm。
3.—種多孔羥基磷灰石生物陶瓷的制備方法，其特征是，包括以下步驟 a)將95-105份重量的去離子水、0.5-2份重量的聚丙烯酰胺、0. 5-2份重量的聚こ烯 醇和5 150份重量的羥基磷灰石粉混合均勻，得到水基羥基磷灰石漿料，并用直徑大小為.165 1050 ii m的高分子纖維在模具內(nèi)定向排列； b)將水基羥基磷灰石漿料注入模具，然后進行與高分子纖維排列方向一致的低溫定向凝固，控制冷卻速率為0. 5 5°C /min,隨后將冷凍坯體凍干； c)將凍干后的坯體在1250°C 1350°C下進行燒結(jié)，得到大孔孔道孔徑為150 .1000 ym，有層片狀定向多孔結(jié)構(gòu)特征的多孔羥基磷灰石陶瓷，層片狀多孔與大孔孔道的夾角為-45° 45°，且層片狀多孔結(jié)構(gòu)孔洞與大孔孔道相互貫通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的ー種多孔羥基磷灰石生物陶瓷的制備方法，其特征是，所述高分子纖維為疏水性高分子纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的ー種多孔羥基磷灰石生物陶瓷的制備方法，其特征是，所述疏水性高分子纖維為滌綸或者尼綸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔羥基磷灰石生物陶瓷及其制備方法。本發(fā)明的多孔羥基磷灰石生物陶瓷具有適宜于骨組織生長的孔徑大小及分布、孔隙率、孔的貫通狀況及孔的表面形態(tài)，不僅具有可容納新骨長入的大孔并且孔壁具有豐富層片狀多孔，從而具有傳導(dǎo)成骨的作用。本發(fā)明的制備方法通過在模具中事先布置好高分子纖維的取向、直徑和分布密度，利用定向溫場對水基羥基磷灰石漿料進行冷凍凝固，使羥基磷灰石粉體顆粒在定向生長冰晶的推擠排斥下進行聚集重排，將所得冰坯經(jīng)冷凍干燥使冰晶升華后燒結(jié)，可實現(xiàn)對多孔微觀結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)控，并且用本發(fā)明制備的多孔羥基磷灰石具有高孔隙貫通率和高孔隙率，適宜于骨組織的生長。
文檔編號A61L27/12GK102641523SQ20121005801
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者周科朝, 張妍, 張斗, 李志友, 陳良建, 黃智 申請人:中南大學(xué)