专利名称：具有多种形状无机生物活性骨组织修复材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及骨组织修复、填充及组织工程修复材料，具体是指一种具有多种形状无机生 物活性骨组织修复材料的制备方法。
技术背景先天性畸变、老化、外伤、肿瘤等疾病，以及外科手术都会造成人的硬组织断裂、缺损 和坏死，以致影响到患者的肢体功能和正常生活。目前国内外己临床应用的骨组织修复和骨 组织工程材料在组成、结构和强度上都不尽相同，它们和天然骨相比仍然具有很大的差异， 从而导致其生物相容性、可降解性能不够理想，直接影响到骨组织的修复效果。在骨缺损修 复研究领域上迫切需要具有和人骨力学强度相匹配、良好细胞亲和性和促进新生骨组织生长 的新型生物材料。无机类生物材料由于具有良好的生物学性能而引起生物材料界的高度重视，在骨缺损修 复领域最早使用的无机类植入材料为生物惰性的多晶和单晶氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等。这 些植入材料只能和组织形成形态学或物理性结合，组织长入修复体粗糙不平的表面而形成的 一种机械锁合，或者是通过骨和组织长入多孔植入体表面或内部交联的孔隙而实现的一种材 料一组织结合。但这些结合都要求植入体和组织间紧密配合否则界面可能发生移动，导致组 织和血管在界面处被切断，从而使孔隙内活体组织坏死、周围组织发炎，植入失败。上世纪 七十年代生物活性的概念，被引入到生物陶瓷领域，开创了一个新的研究领域。生物活性材 料(Bioactive Materials)是指能在材料界面上诱导出特殊生物反应的材料或调节生物活性 的生物医学材料，这种反应导致组织和材料之间形成键合。生物活性材料的典型代表有生物 玻璃材料、磷酸钙骨水泥材料、磷酸钙材料等，但生物玻璃材料如何增强组织的自我修复能 力，使玻璃的降解和组织生长速度一致仍然是急需解决的问题；磷酸钙骨水泥材料在注入体 内时会发生固化过程，产生大量的热量会破坏其周围的组织，磷酸钙材料在临床上以块状、 颗粒形式被广泛的用作硬组织修复和替换。然而，由于块状陶瓷的脆性，颗粒容易游走、移 位等缺点，且很难塑形，使其在临床应用上受到了一定的限制。所以，制备具有高生物活性 的、可与宿主组织形成化学结合的新型组织修复及组织工程材料，并探讨合理的制备工艺条 件具有重要的应用价值。 发明内容针对目前骨修复材料及其制备技术方面的不足，本发明的目的在于提供一种具有多种形状无机生物活性骨组织修复材料的制备方法。本发明的目的是通过下述技术方案实现本发明的具有多种形状的无机生物活性骨组织 修复材料的制备方法，包括如下步骤-(1) 在50-1000微米的无机非晶态生物活性粉体中加入粘结剂，再加入造孔剂进行混合， 搅混均匀；其中，造孔剂的质量占混合物总质量的5%~45%;或者在50-1000微米的无机非晶态生物活性粉体中加入粘结剂；(2) 将步骤(1)得到的混料放入钢制模具，在20 50MP下压制成型；(3) 将步骤(2)得到的压制成型的块体放入氧化锆匣钵中，在300 900'C下热处理1~5 个小时，得到具有多种形状的无机生物活性骨组织修复材料。.所述的粘结剂是质量浓度为0.5%-5%的聚乙烯醇溶液。所述的无机非晶态生物活性粉体成分是CaO-P205-Na20-Si02，其中各组分的质量份数如下CaO : 20-29P205 : 5-7Na20: 20-29 Si02 : 41-49。所制得的圆片状无机非晶态生物活性修复材料直径范围为5~10mm，高度为l~5mm;所 制得的多孔圆柱修复材料(直径5 10mm，高度在5 15mm之间)；多孔条状修复材料(尺寸 为(5~8mm) x (5~8mm) x (10~30mm)，内部孔隙直径在50~500微米，空隙率在30%~80% 内变化。本发明与现有技术相比，具有如下优点和效益1、 本发明制备的无机非晶态生物活性骨缺损修复材料具有多种形状选择，可适应不同部 位和形状的骨缺损填充；材料化学组分可调，从而使材料的理化性能及工艺性能可在一定范 围调整；.制备工艺简单易行，工艺参数易于控制以及产量大等优点；2、 本发明制备的圆片形状无机非晶态生物活性修复材料直径5~10mm，高度在l~5mm 之间变化。所制得的多孔圆柱修复材料(直径5 10mm，高度在5 15mm之间)，多孔条状修 复材料(尺寸为5~8mm*5~8mm*10~30mm)，它们的内部孔隙大小在50~500微米，空隙率在 30%~80%内变化。材料的外形和内部孔隙结构有利于新生骨组织的长入和骨缺损的修复。3、 本发明制备的无机非晶态生物活性骨缺损修复材料具有良好的力学强度、生物相容性 和一定的可降解性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1(1) Na20-CaO-P20rSi02组成系统无机非晶态生物活性粉体的粒度选择选用50 1000 微米粒度上述无机非晶态生物活性粉体，添加适量的浓度为1%的聚乙烯醇溶液作为粘结剂， 搅混均匀；其中无机非晶态生物活性粉体的各组分的质量份数如下CaO: 20， P205: 7， Na20: 20， Si02: 41。(2) 粉体的压制成型称量0.10g上述粉体倒入膜具(内腔尺寸为4)5mn^20mm)中， 在20MP压力下压制成型，脱模后取出；(3) 热处理将制得的圆片块体放入氧化锆或氧化铝匣钵中，在温度程序控制电阻炉内 45(TC下热处理3个小时，800'C下热处理30分钟，即制得直径为5mm，高度为lmm的生物 活性圆片状修复材料。实施例2(1) 无机非晶态生物活性粉体的粒度选择选用50-1000微米粒度无机非晶态生物活性 粉体，添加适量的浓度为5%的聚乙烯醇溶液作为粘结剂，搅混均匀，其中无机非晶态生物活 性粉体的各组分的质量份数如下CaO: 28， P205: 6， Na20: 28， Si02 : 47。。(2) 粉体的压制成型称量0.16g上述粉体倒入膜具(内腔尺寸为4 5mn^20mm)中， 在25MP压力下压制成型，脱模后取出。(3) .热处理将制得的圆片块体放入氧化锆匣钵中，在温度程序控制箱式电阻炉内 450 85(TC下热处理60分钟，即制得直径为5mm，高度为3mm的生物活性圆片状修复材料。实施例3(1) 无机非晶态生物活性粉体的粒度选择选用50~~1000微米粒度无机非晶态生物活性 粉体(CaO-P205-Na20-Si02)和造孔剂按2: 1质量比例搭配，添加适量的浓度为0.5%的聚 乙烯醇溶液作为粘结剂，搅混均匀，其中无机非晶态生物活性粉体的各组分的质量份数如下 CaO: 25， P205: 6， Na20: 26， Si02 : 48。(2) 称量0.45g上述粉体倒入膜具(内腔尺寸为小9mn^20mm)中，在50MP压力下压 制成型，脱模后取出。(3) 热处理将制得的圆柱块体放入氧化锆匣钵中，在温度程序控制箱式电阻炉内 300 800'C下热处理300分钟，即制得直径为9mm，高度为4mm的生物活性多孔圆柱状修复 材料。实施例4(1)无机非晶态生物活性粉体的粒度选择选用50~~1000微米粒度无机非晶态生物活性 粉体和造孔剂按3: l质量比例搭配，添加适量的浓度为2%的聚乙烯醇溶液作为粘结剂，搅 混均匀，造孔剂的质量占混合物的总质量的25%，其中无机非晶态生物活性粉体的各组分的质量份数如下CaO: 27， P205: 6， Na20: 28， Si02 : 48。。(2) 称量1.02g上述粉体倒入膜具(内腔尺寸为4)9mn^20mm)中，在30MP压力下压 制成型，脱模后取出。(3) 热处理将制得的圆柱块体放入氧化锆匣钵中，在温度程序控制箱式电阻炉内250 'C下热处理3个小时，900'C下热处理30分钟，即制得直径为9mm，高度为8mm的生物活 性多孔圆柱状修复材料。实施例5(1) 无机非晶态生物活性粉体的粒度选择选用50—1000微米粒度无机非晶态生物活性 粉体和造孔剂按4.5: 1质量比例搭配，添加适量的浓度为3%的聚乙烯醇溶液作为粘结剂， 搅混均匀，造孔剂的质量占混合物的总质量的45%,其中无机非晶态生物活性粉体的各组分 的质量份数如下CaO: 29， P205: 7， Na20: 29， Si02: 49。。(2) 称量3.8g上述粉体倒入膜具(内腔尺寸为7mm*30mm*60mm)中，在50MP压力下 压制成型，脱模后取出。(3)热处理将制得的条状块体放入氧化锆匣钵中，在温度程序控制箱式电阻炉内250 'C 80(TC下热处理30分钟，即制得尺寸为7mm*8mm*40mm的生物活性多孔条状修复材料。 实施例6(1) 无机非晶态生物活性粉体的粒度选择选用50~~1000微米粒度无机非晶态生物活性 粉体和造孔剂按4.5: 1质量比例搭配，添加适量的浓度为3%的聚乙烯醇溶液作为粘结剂， 搅混均匀，造孔剂的质量占混合物的总质量的5%，其中无机非晶态生物活性粉体的各组分的 质量份数如下CaO: 20， P205: 5， Na20: 20， Si02 : 41。。(2) 称量5.0g上述粉体倒入膜具(内腔尺寸为7mm*30mm*60mm)中，在50MP压力下 压制成型，脱模后取出。(3) 热处理将制得的条状块体放入氧化锆匣钵中，在温度程序控制箱式电阻炉内250 'C 80(TC下热处理360分钟，即制得尺寸为7mm*8mm*60mm的无机非晶态生物活性多孔条 状修复材料。上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其 他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为 等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种具有多种形状的无机生物活性骨组织修复材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)在50-1000微米的无机非晶态生物活性粉体中加入粘结剂，再加入造孔剂进行混合，搅混均匀；其中，造孔剂的质量占混合物总质量的5％～45％；或者在50-1000微米的无机非晶态生物活性粉体中加入粘结剂；(2)将步骤(1)得到的混料放入钢制模具，在20～50MP下压制成型；(3)将步骤(2)得到的压制成型的块体放入氧化锆匣钵中，在300～900℃下热处理1～5个小时，得到具有多种形状的无机生物活性骨组织修复材料。
2、 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂是质量浓度为0.5%-5% 的聚乙烯醇溶液。
3、 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的无机非晶态生物活性粉体成分 是CaO-P205-Na20-Si02，其中各组分的质量份数如下CaO : 20-29 P205 : 5-7 Na20: 20-29 Si02 : 41-49。
全文摘要
本发明公开了一种具有多种形状无机生物活性骨组织修复材料的制备方法，包括如下步骤在50-1000微米的无机非晶态生物活性粉体中加入粘结剂，再加入造孔剂进行混合，搅混均匀；其中，造孔剂的质量占混合物总质量的5％～45％；或者在50-1000微米的无机非晶态生物活性粉体中加入粘结剂；再将得到的混料放入钢制模具压制成型；最后放入氧化锆匣钵中，在300～900℃下热处理1～5个小时，得到具有多种形状的无机生物活性骨组织修复材料。本发明制备的骨组织修复材料具有多种形状选择，良好的力学强度、生物相容性和一定的可降解性；材料化学组分可调，制备工艺简单易行，工艺参数易于控制、产量大。
文档编号A61L27/02GK101239201SQ200810025629
公开日2008年8月13日 申请日期2008年1月4日 优先权日2008年1月4日
发明者李向军, 赵娜如, 陈晓峰 申请人:华南理工大学