专利名称：用于局部组织工程化的复合体系植入体单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种医用工程技术领域的植入体，具体的说，涉及的是一种用于局部组织工程化的复合体系植入体单元。
背景技术：
钛和钛合金由于具有较接近于人体骨骼的比重、较好的机械强度和加工性能、生物相容性和耐腐蚀性而被广泛应用于医学植入体。但金属植入体植入人体后和骨组织无法形成化学键合，易使植入体和人体骨组织之间形成纤维包囊，远期临床结果可能导致植入体松动。而在金属表面上制备生物活性陶瓷膜后，可以使植入体同时具有金属材料的力学性能和生物活性陶瓷的生物活性和骨传导性，能大大缩短病人骨愈合的时间，从而加速病人的康复。
成骨细胞会在生物活性陶瓷HA膜表面直接分化形成骨基质，产生一定厚度的无定形区域，胶原纤维束会长入此区域和细胞之间，骨盐结晶也在这个区域中形成。随着矿化的完成，无定形带缩小并形成键合区域。聚乳酸PLA是一种典型的合成的有机可降解聚合物，降解后生成乳酸，具有可靠的生物安全性。以多孔聚乳酸PLA作为细胞外支架，可以支持成骨细胞的附着、迁移和生长，在PLA不断降解之后，形成骨组织替代长入。植入体表面形态学方法的改性，如采用钛球表面和多孔表面，也可以调节细胞和组织对其植入后的反应。而且由于机械锁合作用，骨的向内生长会增加植入体的牢固性和稳定性。
经对现有技术文献的检索中，至今尚未有与本发明主题相同或者类似的文献报道。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种用于局部组织工程化的复合体系植入体单元。使其通过医用惰性金属材料及其合金表面活性化技术与引导骨组织再生技术的有机结合，可以组合在人工关节表面，或者作为替代人工骨修复骨缺损。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括聚乳酸/成骨细胞体系和钛/钛球-生物活性陶瓷体系。
所述的聚乳酸/成骨细胞体系是由聚乳酸片与经过体外诱导形成的自体成骨细胞的复合形成，其中，聚乳酸片上均匀遍布等距的通孔，孔径为1000-1500μm，间距为1/2倍孔径，即500-750μm。
所述的聚乳酸片为微观多孔结构，孔径为100-400μm，孔隙率为30-80％。
所述的钛/钛球-生物活性陶瓷体系包括钛球结构表面、圆形通孔和金属基底，以及生物活性陶瓷膜。钛球结构表面是由钛球平行阵列构成，钛球直径为1000-1500μm，任意相邻两球间距为1/2倍球径，即500-750μm，与聚乳酸片上的通孔相对应。圆形通孔与钛球之间交错分布，即每4个相邻钛球之间分布有5个圆形通孔，即任意2个钛球中心连线的中点有一个圆形通孔。圆形通孔直径为200-500μm，钛球在金属基底上部高度约为9/10倍的直径，即900-1350μm。生物活性陶瓷膜覆盖在包括钛球结构表面、圆形通孔的内表面以及金属基底表面上。
所述的钛球结构表面和金属基底为生物相容性材料，可以选用钛、钛合金以及不锈钢材料。钛球结构表面和金属基底为整体式结构。
所述的生物活性陶瓷膜为羟基磷灰石、磷酸三钙、生物活性玻璃以及玻璃陶瓷，厚度为1-50μm。
本发明复合体系植入体可以设计为不同的形状和尺寸。
本发明采用钛/钛球/生物活性陶瓷-聚乳酸/成骨细胞复合体系来实现。通过成骨细胞在钛/钛球/生物活性陶瓷表面成骨，在有机降解材料聚乳酸PLA不断降解过程中形成替代骨组织，形成一定厚度的活性骨层。表面钛球结构为组织生长提供了机械锁合的附着点，而金属基体上的圆形通孔为内外物质交换、组织生长和牢固结合提供了便利。同时在复合体系植入体外侧软组织长入并与新生的活性骨层形成结合。
图1本发明结构示意2本发明的复合体系植入体单元在实际应用中的组合示意图
具体实施例方式
如图1所示，本发明包括聚乳酸/成骨细胞体系1和钛/钛球-生物活性陶瓷体系2。
所述的聚乳酸/成骨细胞体系1是由聚乳酸片3与经过体外诱导形成的自体成骨细胞的复合形成，其中，聚乳酸片3上均匀遍布等距的通孔4，孔径为1000-1500μm，间距为1/2倍孔径，即500-750μm。
所述的聚乳酸片3为微观多孔结构，孔径为100-400μm，孔隙率为30-80％。
所述的钛/钛球-生物活性陶瓷体系2包括钛球结构表面5、圆形通孔6和金属基底7，以及生物活性陶瓷膜8。钛球结构表面5是由钛球平行阵列构成，钛球直径为1000-1500μm，任意相邻两球间距为1/2倍球径，即500-750μm，与聚乳酸片上的通孔4相对应。圆形通孔6与钛球之间交错分布，每4个相邻钛球之间分布有5个圆形通孔，即任意2个钛球中心连线的中点有一个圆形通孔。圆形通孔直径为200-500μm。钛球在金属基底上部高度约为9/10倍的直径，即900-1350μm。生物活性陶瓷膜覆盖在钛球结构表面5、圆形通孔6的内表面以及金属基底7的表面上。
所述的钛球结构表面5和金属基底7为生物相容性材料，可以选用钛、钛合金以及不锈钢材料。钛球结构表面5和金属基底7为整体式结构。可采用选择性激光粉末烧结快速成形系统SLS直接加工成型，或者采用光固化快速成型系统(SLA)加工出塑模，然后使用真空离心铸造成型。
所述的生物活性陶瓷膜8，其材料为羟基磷灰石、磷酸三钙、生物活性玻璃以及玻璃陶瓷，厚度为1-50μm。
本发明可根据不同要求，设计加工形成不同形状和尺寸。
如图2所示，在植入手术过程中，聚乳酸/成骨细胞体系1和钛/钛球-生物活性陶瓷体系2的接合是通过聚乳酸/成骨细胞体系1中的通孔4与钛/钛球/生物活性陶瓷体系2的表面钛球5之间的嵌合来完成的。
若作为人工关节局部组织工程化单元，则可以将本发明中钛/钛球-生物活性陶瓷体系2与人工关节铆合或焊接，在手术过程中，将聚乳酸/成骨细胞体系1与之组合。
权利要求
1.一种用于局部组织工程化的复合体系植入体单元，其特征在于，包括聚乳酸/成骨细胞体系(1)和钛/钛球-生物活性陶瓷体系(2)，所述的聚乳酸/成骨细胞体系(1)是由聚乳酸片(3)与经过体外诱导形成的自体成骨细胞的复合形成，其中，聚乳酸片(3)上均匀遍布等距的通孔(4)；所述的钛/钛球-生物活性陶瓷体系(2)包括钛球结构表面(5)、圆形通孔(6)和金属基底(7)，以及生物活性陶瓷膜(8)，钛球结构表面(5)是由钛球平行阵列构成，钛球与聚乳酸片上的通孔(4)相对应，生物活性陶瓷膜(8)覆盖在钛球结构表面(5)、圆形通孔(6)的内表面以及金属基底(7)的表面上。
2.根据权利要求1所述的用于局部组织工程化的复合体系植入体单元，其特征是，所述的钛球直径为1000-1500μm，任意相邻两球间距为500-750μm。
3.根据权利要求1或者2所述的用于局部组织工程化的复合体系植入体单元，其特征是，所述的钛球在金属基底(7)上部高度为900-1350μm。
4.根据权利要求1所述的用于局部组织工程化的复合体系植入体单元，其特征是，所述的圆形通孔(6)与钛球之间交错分布，每4个相邻钛球之间分布有5个圆形通孔(6)，即任意2个钛球中心连线的中点有一个圆形通孔(6)。
5.根据权利要求1或者4所述的用于局部组织工程化的复合体系植入体单元，其特征是，所述的圆形通孔(6)直径为200-500μm。
6.根据权利要求1所述的用于局部组织工程化的复合体系植入体单元，其特征是，所述的通孔(4)孔径为1000-1500μm，间距为500-750μm。
7.根据权利要求1所述的用于局部组织工程化的复合体系植入体单元，其特征是，所述的聚乳酸片(3)为微观多孔结构，孔径为100-400μm，孔隙率为30-80％。
8.根据权利要求1所述的用于局部组织工程化的复合体系植入体单元，其特征是，所述的钛球结构表面(5)和金属基底(7)为整体式结构，两者材料为生物相容性材料，所述的生物相容性材料，为钛、钛合金或不锈钢材料。
9.根据权利要求1所述的用于局部组织工程化的复合体系植入体单元，其特征是，所述的生物活性陶瓷膜(8)，其材料为羟基磷灰石、磷酸三钙、生物活性玻璃或玻璃陶瓷，厚度为1-50μm。
10.根据权利要求1所述的用于局部组织工程化的复合体系植入体单元，其特征是，两者的接合是通过聚乳酸/成骨细胞体系(1)中的通孔(4)与钛/钛球/生物活性陶瓷体系(2)的表面钛球(5)之间的嵌合来完成的。
全文摘要
一种医用工程技术领域的用于局部组织工程化的复合体系植入体单元。包括聚乳酸/成骨细胞体系和钛/钛球－生物活性陶瓷体系，所述的聚乳酸/成骨细胞体系是由聚乳酸片与经过体外诱导形成的自体成骨细胞的复合形成，其中，聚乳酸片上均匀遍布等距的通孔；所述的钛/钛球－生物活性陶瓷体系包括钛球结构表面、圆形通孔和金属基底，以及生物活性陶瓷膜，钛球结构表面是由钛球平行阵列构成，钛球与聚乳酸片上的通孔相对应，生物活性陶瓷膜覆盖在钛球结构表面、圆形通孔的内表面以及金属基底的表面上。本发明通过医用惰性金属材料及其合金表面活性化技术与引导骨组织再生技术的有机结合，可以组合在人工关节表面，或者作为替代人工骨修复骨缺损。
文档编号A61L27/00GK1806859SQ20061002363
公开日2006年7月26日 申请日期2006年1月26日 优先权日2006年1月26日
发明者王成焘, 苏冰 申请人:上海交通大学