專利名稱：一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法
專利說明一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法 本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)生物材料支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，具體地說是一種利用表面修飾技術(shù)增強(qiáng)陶瓷類多孔支架的方法。在現(xiàn)有技術(shù)中，骨缺損的修復(fù)材料及組織工程骨的支架材料，可以分為人工合成材料、天然材料及其衍生物，以及它們的復(fù)合物。人工合成的無機(jī)材料中，生物陶瓷由于其良好的生物相容性，特別是β-TCP，由于其具有生物可降解性，備受關(guān)注；另外天然材料及其衍生物的結(jié)構(gòu)、成分組成與自身組織相近，符合自身的生理要求，并具有良好的相容性，特別是其多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，人工很難模擬，具有潛在的商業(yè)利用價(jià)值。諸如專利CN97108538.2，CN03117954.1，CN00132082.3等公開的就是有關(guān)天然材料的制作加工方法。但是這些天然材料，來源于動物骨組織，經(jīng)過常規(guī)的處理，很難去除所有的病原體如脘病毒，臨床應(yīng)用時(shí)帶有很大的風(fēng)險(xiǎn)性，很難達(dá)到100％的安全。
為了解決此問題CN03134455.0提供方法制備的陶瓷化骨可以完全去除骨中的蛋白成分，但是，成品機(jī)械性能和韌性下降了很多，特別是松質(zhì)骨，只能作為小的骨缺損填充材料。難以滿足臨床及組織工程骨研究及應(yīng)用的需求。目前，尚未有具備各方面能滿足臨床需要的天然骨及其衍生物的產(chǎn)品。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠顯著提高增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，包括以下步驟(1)浸泡將陶瓷類生物支架浸泡在明膠溶液或殼聚糖溶液，或明膠/殼聚糖混和液中；(2)干燥取出漓干，在50～80℃干燥箱中干燥1-2小時(shí)；(3)交聯(lián)用EDC或戊二醛溶液進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)；(4)洗滌；(5)干燥漓干，40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
所述的陶瓷類生物支架是指煅燒骨或多孔β-TCP陶瓷，還可以采用其他形式的陶瓷類生物支架。需要注意的是，陶瓷類生物支架在進(jìn)行增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度前都需要經(jīng)過處理。
在浸泡時(shí)，所述的明膠溶液的濃度為1-15％。所述的殼聚糖溶液的濃度為0.2-10％。而所述的明膠/殼聚糖混合液中明膠與殼聚糖的比例為1∶9-9∶1。浸泡時(shí)的工藝參數(shù)為時(shí)間為1-2小時(shí)，負(fù)壓為30Kpa-100Kpa。
本發(fā)明的關(guān)鍵之處在于交聯(lián)工藝。交聯(lián)后的生物材料的壓縮強(qiáng)度比未交聯(lián)的要強(qiáng)6～12倍，可達(dá)4-6MPa。
使用的交聯(lián)劑可以是EDC或者戊二醛。EDC的濃度為30mM。而戊二醛的為0.25％～2％。交聯(lián)反應(yīng)的時(shí)間為0.5～2小時(shí)。
交聯(lián)后，對生物材料用蒸餾水進(jìn)行洗滌。如采用的是戊二醛作為交聯(lián)劑，在使用蒸餾水進(jìn)行洗滌前，首先用2％硼氫化鈉溶液洗滌，以除去游離的戊二醛。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法。經(jīng)由本方法制備的陶瓷類生物支架的強(qiáng)度比普通生物支架高6～12倍，可達(dá)4-6MPa。解決了臨床及組織工程骨研究及應(yīng)用的需求。以下對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，這種技術(shù)對本專業(yè)的人員來說還是清楚地。
例1選取動物的四肢骨骨干、干骺端、肋骨、髂骨及其它不規(guī)則骨等切割成所需形狀，高壓水沖洗干凈；置入0.5mol/L氫氧化鈉溶液中脫脂12小時(shí)，沖洗干凈后，SDS洗滌2小時(shí)，再沖洗干凈，漓干，然后在在60℃的烘箱中進(jìn)行干燥，將脫水干燥后的骨塊置于高溫爐中以800℃煅燒2小時(shí)，冷卻后備用。
上述步驟完成后，將陶瓷類生物支架浸泡在濃度為3％的明膠中。浸泡時(shí)的工藝參數(shù)為時(shí)間為1個(gè)小時(shí)，負(fù)壓為40Kpa。然后，取出漓干，在70℃干燥箱中干燥1個(gè)小時(shí)；再用30mM的EDC進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，然后用蒸餾水洗滌；最后漓干，在40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
例2
選取動物的四肢骨骨干、干骺端、肋骨、髂骨及其它不規(guī)則骨等切割成所需形狀，高壓水沖洗干凈；置入0.5mol/L氫氧化鈉溶液中脫脂12小時(shí)，沖洗干凈后，SDS洗滌2小時(shí)，再沖洗干凈，漓干，然后在在60℃的烘箱中進(jìn)行干燥，將脫水干燥后的骨塊置于高溫爐中以800℃煅燒2小時(shí)，冷卻后備用。
上述步驟完成后，將陶瓷類生物支架浸泡在濃度為3％的殼聚糖溶液中。浸泡時(shí)的工藝參數(shù)為時(shí)間為1.5個(gè)小時(shí)，負(fù)壓為50Kpa。然后，取出漓干，在55℃干燥箱中干燥2個(gè)小時(shí)；再用30mM的EDC進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，然后用蒸餾水洗滌；最后漓干，在40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
例3(1)將重量比為1∶1的TCP粉體和PEG(制孔劑)混和均勻，兩者再和二氧化硅溶膠混和均勻，從而得到漿料備用；(2)再將有機(jī)海綿用蒸餾水、75％乙醇、95％乙醇清洗，干燥，備用；(3)然后將上述處理后的有機(jī)海綿，利用浸漬法將漿料灌注到有機(jī)海綿內(nèi)，并去除多余的漿料；(4)將得到有機(jī)海綿漿料復(fù)合體放置再50℃的干燥箱中干燥4小時(shí)，然后，降到室溫，取出備用；將由上述步驟得到的有機(jī)海綿漿料復(fù)合體放置高溫電阻爐煅燒，以800℃的條件煅燒3小時(shí)，恢復(fù)室溫后，重復(fù)(3)、(4)步驟，然后在高溫電阻爐中以1100℃的條件煅燒3小時(shí)，得到多孔β-TCP。
上述步驟完成后，將陶瓷類生物支架浸泡在濃度為10％的明膠溶液中。浸泡時(shí)的工藝參數(shù)為時(shí)間為1.5個(gè)小時(shí)，負(fù)壓為150Kpa。然后，取出漓干，在75℃干燥箱中干燥2個(gè)小時(shí)；再用0.5％戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，然后先用2％硼氫化鈉溶液洗滌，再用蒸餾水洗滌；最后漓干，在40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
例4(1)將重量比為1∶1的TCP粉體和PEG(制孔劑)混和均勻，兩者再和二氧化硅溶膠混和均勻，從而得到漿料備用；(2)再將有機(jī)海綿用蒸餾水、75％乙醇、95％乙醇清洗，干燥，備用；(3)然后將上述處理后的有機(jī)海綿，利用浸漬法將漿料灌注到有機(jī)海綿內(nèi)，并去除多余的漿料；(4)將得到有機(jī)海綿漿料復(fù)合體放置再50℃的干燥箱中干燥4小時(shí)，然后，降到室溫，取出備用；將由上述步驟得到的有機(jī)海綿漿料復(fù)合體放置高溫電阻爐煅燒，以800℃的條件煅燒3小時(shí)，恢復(fù)室溫后，重復(fù)(3)、(4)步驟，然后在高溫電阻爐中以1150℃的條件煅燒3小時(shí)，得到多孔β-TCP。
上述步驟完成后，將陶瓷類生物支架浸泡在濃度為9％的殼聚糖溶液中。浸泡時(shí)的工藝參數(shù)為時(shí)間為2個(gè)小時(shí)，負(fù)壓為250Kpa。然后，取出漓干，在75℃干燥箱中干燥2個(gè)小時(shí)；再用0.5％戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，然后先用2％硼氫化鈉溶液洗滌，再用蒸餾水洗滌；最后漓干，在40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
例5
(1)將重量比為1∶1的TCP粉體和PEG(制孔劑)混和均勻，兩者再和二氧化硅溶膠混和均勻，從而得到漿料備用；(2)再將有機(jī)海綿用蒸餾水、75％乙醇、95％乙醇清洗，干燥，備用；(3)然后將上述處理后的有機(jī)海綿，利用浸漬法將漿料灌注到有機(jī)海綿內(nèi)，并去除多余的漿料；(4)將得到有機(jī)海綿漿料復(fù)合體放置再50℃的干燥箱中干燥4小時(shí)，然后，降到室溫，取出備用；將由上述步驟得到的有機(jī)海綿漿料復(fù)合體放置高溫電阻爐煅燒，以800℃的條件煅燒3小時(shí)，恢復(fù)室溫后，重復(fù)(3)、(4)步驟，然后在高溫電阻爐中以1200℃的條件煅燒3小時(shí)，得到多孔β-TCP。
上述步驟完成后，將陶瓷類生物支架浸泡在濃度為10％的明膠及9％的殼聚糖的混合溶液中。其中明膠殼聚糖＝1∶1。浸泡時(shí)的工藝參數(shù)為時(shí)間為2個(gè)小時(shí)，負(fù)壓為250Kpa。然后，取出漓干，在75℃干燥箱中干燥2個(gè)小時(shí)；再用0.5％戊二醛進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，然后先用2％硼氫化鈉溶液洗滌，再用蒸餾水洗滌；最后漓干，在40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征在于包括以下步驟(1)浸泡將陶瓷類生物支架浸泡在明膠溶液或殼聚糖溶液，或明膠/殼聚糖混和液中；(2)干燥取出漓干，在50～80℃干燥箱中干燥1-2小時(shí)；(3)交聯(lián)用EDC或戊二醛溶液進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)；(4)洗滌；(5)干燥漓干，40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征在于所述的陶瓷類生物支架是指煅燒骨或多孔β-TCP陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征在于所述的明膠溶液的濃度為1-15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征在于所述的殼聚糖溶液的濃度為0.2-10％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征在于所述的明膠/殼聚糖混合液中明膠與殼聚糖的比例為1∶9-9∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征在于浸泡時(shí)的工藝參數(shù)為時(shí)間為1-2小時(shí)，負(fù)壓為30Kpa-100Kpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征在于所述的EDC的濃度為30mM。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征在于所述的戊二醛的濃度為0.25％～2％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征在于交聯(lián)反應(yīng)的時(shí)間為0.5～2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)生物材料支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，具體地說是一種利用表面修飾技術(shù)增強(qiáng)陶瓷類多孔支架的方法。一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法，其特征在于包括以下步驟(1)浸泡將陶瓷類生物支架浸泡在明膠溶液或殼聚糖溶液，或明膠/殼聚糖混和液中；(2)干燥取出漓干，在50～80℃干燥箱中干燥1－2小時(shí)；(3)交聯(lián)用EDC或戊二醛溶液進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)；(4)洗滌；(5)干燥漓干，40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了一種增強(qiáng)陶瓷類生物支架機(jī)械強(qiáng)度的方法。經(jīng)由本方法制備的陶瓷類生物支架的強(qiáng)度比普通生物支架高6～12倍，可達(dá)4－6MPa。解決了臨床及組織工程骨研究及應(yīng)用的需求。
文檔編號C04B35/447GK1765834SQ20051002950
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者丁建明, 蔡子升 申請人:丁建明