介孔硅酸鈣鎂、聚醚醚酮復(fù)合材料、骨修復(fù)體及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及材料領(lǐng)域，尤其設(shè)及介孔娃酸巧儀、聚離離酬復(fù)合材料及其制備方法 和應(yīng)用，還設(shè)及一種骨修復(fù)體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前臨床應(yīng)用的骨植入材料較多地為鐵基骨植入材料及陶瓷骨植入材料，但該些 材料都仍存在自身難W克服的缺點。金屬材料結(jié)構(gòu)性質(zhì)與骨相差大，缺乏生物活性，無法與 骨形成骨整合，且易造成骨吸收，且金屬離子的溶出容易導致積液、炎癥及壞死等現(xiàn)象；而 陶瓷骨植入材料則有著不易成型加工，初性較差等缺點。因此，新的替代產(chǎn)品的研發(fā)尤為重 要。
[000引 聚離離酬（polyetheretherketone)，簡稱陽邸，是由英國的ICI公司在20世紀70 年代末開發(fā)并投入工業(yè)化生產(chǎn)的特種工程高分子材料。因其具有優(yōu)良的生物相容性和抗生 物反應(yīng)能力，在生物醫(yī)學領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004] 聚離離酬（PEEK)不僅具有優(yōu)良的生物相容性和生物穩(wěn)定性，而且抗疲勞性好、耐 腐蝕性強；用陽邸制造的人工骨的彈性模量與骨組織相匹配，且高強度、堅硬耐磨及經(jīng)反 復(fù)滅菌而機械強度不退化。PEEK已被指定為"最佳長期骨移植材料"，并得到抑A認證，美 國已用PE邸開發(fā)出長期植入的骨關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)等。因此，P邸K比金屬和陶瓷具有更明顯的 優(yōu)點，適用于體內(nèi)長期骨植入。但是PE邸缺乏生物活性，不能與人骨形成牢固的鍵性結(jié)合。 [000引已有研究表明，Ca0-Si02-MgO系的復(fù)合材料具有良好的生物活性。與0 -TCP相比， 儀黃長石（Ca2MgSi207)的浸提液可W更好的支持骨髓間質(zhì)干細胞化BMSCs)增殖和分化，儀 黃長石具有比P-TCP更高的成骨效率。儀黃長石和白娃巧石（Ca7MgSi40ie)單相陶瓷具有 良好的生物降解性能，在SBF中浸泡后，表面能生成磯灰石層。此外，儀黃長石和白娃巧石 在生理環(huán)境下可W釋放出刺激促進成骨細胞的增殖和分化的多種離子。值得注意的是，透 輝石（CaM拆i20e)陶瓷，它具有化Si03'M拆i03的化學成分，在作為生物材料的研究中，在體 外實驗中并沒有表現(xiàn)出對成骨細胞有細胞毒性，在體內(nèi)的研究中該材料可W通過表面生成 一個巧磯層，從而與骨緊密結(jié)合。然而，Ca0-Si02-MgO基生物陶瓷脆性大，力學性能不高，彈 性模量不足等缺點，限制了其應(yīng)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服了現(xiàn)有的骨修復(fù)材料的力學相容性不佳而 造成應(yīng)力遮擋引起的骨修復(fù)材料松動和骨吸收，抑或骨愈合速度過慢、缺乏生物活性，無法 與骨形成牢固鍵合的缺陷。本發(fā)明提供一種介孔娃酸巧儀及其制備方法，一種介孔娃酸巧 儀/聚離離酬復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，W及一種由該介孔娃酸巧儀/聚離離酬復(fù)合 材料制得的骨修復(fù)體及其制備方法。該介孔娃酸巧儀的粒徑均勻，且介孔孔徑分布均勻。該 介孔娃酸巧儀/聚離離酬復(fù)合材料具有良好的生物活性和生物相容性，與骨組織有較好的 力學相容性，能夠刺激骨生長，加速骨愈合，減少骨植入材料后的愈合時間。該介孔娃酸巧 儀/聚離離酬復(fù)合材料的工藝簡單易行，可根據(jù)臨床需求相應(yīng)調(diào)整該介孔娃酸巧儀/聚離 離酬復(fù)合材料的制備工藝來制備不同形狀、規(guī)格和力學性能的骨修復(fù)體。該骨修復(fù)體具有 良好的生物相容性、生物活性、骨力學相容性和抗菌性，能縮短骨愈合時間，其強度高、耐疲 勞、抗腐蝕性能好，使用壽命長。該骨修復(fù)體植入后不會引起炎癥反應(yīng)，且其彈性模量、初性 和斷裂強度等力學性能與人骨相匹配，不會造成應(yīng)力遮擋引起的骨修復(fù)材料松動和骨吸收 等負面效應(yīng)，能夠滿足臨床對于骨修復(fù)的需要。
[0007] 本發(fā)明通過W下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。
[000引本發(fā)明提供了一種介孔娃酸巧儀的制備方法，其包括下述步驟：
[0009] (1)將P123、水和無水己醇混合，至溶液澄清后，于36°C?40°C下加入鹽酸攬拌 混合，然后將TEOS滴加至溶液中，攬拌至溶液出現(xiàn)白色渾濁后，加入四水硝酸巧和六水硝 酸儀，繼續(xù)攬拌1?2小時，得反應(yīng)液；其中，P123、水和無水己醇的質(zhì)量比為1 : (36? 36.5) : LP123和鹽酸的質(zhì)量體積比為Ig: (2.8?3)血，P123和TEOS的質(zhì)量比為 1 : (2?2.3)，P123、四水硝酸巧和六水硝酸儀的質(zhì)量比為1 : (1.1?1.3) : (1.2? I. 4)；
[0010] (2)將反應(yīng)液于92°C?98°C下陳化3?4天，然后抽濾除去上層液，將沉淀物于 78°C?82°C下進行干燥，再于540°C?560°C下燒結(jié)5?7小時，即得。
[0011] 步驟（1)中，所述P123為本領(lǐng)域公知的聚氧己締-聚氧丙締-聚氧己締S嵌段共 聚物巧〇2異〇7庫〇2。）。
[0012] 步驟（1)中，所述水為本領(lǐng)域常規(guī)使用的水，一般為去離子水。
[0013] 步驟（1)中，所述加入鹽酸的溫度較佳地為38°C。
[0014] 步驟（1)中，所述鹽酸為本領(lǐng)域常規(guī)使用的鹽酸，所述的鹽酸的濃度較佳地為 II. 9mol/L。
[00巧]步驟（1)中，所述TEOS即為本領(lǐng)域常規(guī)使用的正娃酸己醋。所述滴加的速度較佳 地為8滴/min?20滴/min。
[0016] 步驟（2)中，所述陳化的方法和條件為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述陳化的溫 度較佳地為95°C。所述陳化的時間較佳地為3天。所述陳化一般在烘箱內(nèi)進行。
[0017] 步驟（2)中，所述干燥的方法和條件為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述干燥的溫 度較佳地為80°C。
[001引步驟（2)中，所述燒結(jié)的方法和條件為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述燒結(jié)的溫 度較佳地為550°C，所述燒結(jié)的時間較佳地為6小時。
[0019] 在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述介孔娃酸巧儀的制備方法，其包括下述步 驟：
[0020] (1)將6. Og的P123、217g的水和6g的無水己醇混合，至溶液澄清后，于38°C下加 入17血濃度為11. 9mol/L的鹽酸攬拌混合，然后將12. 9g的TE0S滴加至溶液中，攬拌至溶 液出現(xiàn)白色渾濁后，加入7. 3g的四水硝酸巧和7. 9g的六水硝酸儀，繼續(xù)攬拌1小時，得反 應(yīng)液；
[0021] (2)將反應(yīng)液于95°C下陳化3天，然后抽濾除去上層液，將沉淀物于80°C下進行干 燥，再于550°C下燒結(jié)6小時，即得。
[0022] 本發(fā)明所述制備方法所制得的介孔娃酸巧儀的介孔孔徑為2nm?5nm，粒徑為 0. 2 ym ?1 ym。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種由上述制備方法制得的介孔娃酸巧儀，所述介孔娃酸巧儀的 介孔孔徑為2皿?5皿，所述介孔娃酸巧儀的粒徑為0. 2 y m?1 y m。
[0024] 本發(fā)明還提供了一種介孔娃酸巧儀/聚離離酬復(fù)合材料的制備方法，其包括下述 步驟；將原料均勻混合，得混合粉末，所述原料為所述介孔娃酸巧儀和聚離離酬；然后將所 述混合粉末和無水己醇混合，超聲分散，然后于58°C?62°C下蒸發(fā)無水己醇，得到復(fù)合粉 末；采用模壓法將所述復(fù)合粉末加工成型，即得；其中，所述介孔娃酸巧儀的用量占原料總 重量的20wt %?40wt %，所述聚離離酬的用量占原料總重量的60wt %?80wt %;所述聚離 離酬的粒徑為10 y m?20 ym。
[0025] 其中，所述聚離離酬粉末的粒徑較佳地為10 ym?15 ym。
[0026] 其中，所述混合的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件，W混合均勻為準。所 述混合較佳地在混合機中進行。
[0027] 其中，所述無水己醇的用量為常規(guī)用量，W使所述混合粉末充分分散為準。所述蒸 發(fā)無水己醇的溫度較佳地為60°C。所述超聲分散的時間較佳地為15min?30min。所述超 聲分散的功率較佳地為60W?90W。
[002引其中，所述模壓法的方法和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方法和條件。所述的模壓法較 佳地按下述操作方法進行；將所述的混合粉末壓制成型，再升溫，燒結(jié)成型，即可；所述升 溫的速度為rC /min?4°C /min ;所述燒結(jié)的溫度為350°C?360°C;所述燒結(jié)的保溫時間 為2小時?3小時，較佳地為2小時。
[0029] 本發(fā)明中，所述加工成型后得到的介孔娃酸巧儀/聚離離酬復(fù)合材料的形狀不 限。若所述加工成型中所用的模具為骨修復(fù)體產(chǎn)品的模具，則所述的介孔娃酸巧儀/聚離 離酬復(fù)合材料可直接用作骨修復(fù)體。若所述加工成型中所用的模具不是骨修復(fù)體產(chǎn)品的模 具，則可通過后續(xù)的加工處理操作，例如研磨、機械加工等工序，W制備所需形狀的骨修復(fù) 體。
[0030] 本發(fā)明還提供了一種由上述制備方法所制得的介孔娃酸巧儀/聚離離酬復(fù)合材 料。
[0031] 本發(fā)明中，所述的介孔娃酸巧儀/聚離離酬復(fù)合材料為一種用介孔娃酸巧儀增強 聚離離酬的復(fù)合材料。
[0032] 本發(fā)明還提供了所述介孔娃酸巧儀/聚離離酬復(fù)合材料在骨修復(fù)體中的應(yīng)用。
[0033] 其中，所述的骨修復(fù)體為脊柱骨修復(fù)體或牙種植體。所述的脊柱骨修復(fù)體也稱為 椎間融合器，包括勁椎間融合器和胸/腰椎間融合器。
[0034] 本發(fā)明還提供了一種骨修復(fù)體的制備方法，其包括下述步驟；將原料均勻混合，得 混合粉末，所述原料為所述介孔娃酸巧儀和聚離離酬；然后將所述混合粉末與無水己醇混 合，超聲分散，然后于58°C?62°C下蒸發(fā)無水己醇，得到復(fù)合粉末；將所述復(fù)合粉末于骨修 復(fù)體產(chǎn)品的模具中進行模壓燒結(jié)成型，即得；其中，所述介孔娃酸巧儀的用量占原料總重量 的20wt %?40wt %，所述聚離離酬的用量占原料總重量的60wt %?80wt %;所述聚離離酬 的粒徑為lO