本发明涉及多孔材料，特别涉及一种用于医用植入材料的多孔钽。
背景技术：
钽金属是一种过渡金属(第73号元素，原子量180.05)，在体内保持惰性，在强酸中有优良的抗腐蚀能力。早在20世纪40年代，这种金属就被广泛应用于医疗器材中，包括颅骨修补片、电极、造影标记物、韧带固定器等。以钽金属为基础制作的人体植入物在骨外科、颅面外科和牙科中得到了广泛应用，并表现出出色的生物相容性及安全性。然而，致密的钽金属由于比重大，弹性模量高等缺点，直接植入人体中效果不好，因此，人们开始研制多孔钽。多孔钽金属的基本结构使其具有整体容积孔隙率高、表而摩擦系数高及弹性模量低等特点，使得多孔钽有望成为骨科临床应用领域具有良好发展前景的一种新材料。
人们已对多孔钽开展了很多研究，如zardiackas等人开展了多孔钽弯曲强度、疲劳性能研究（structure,metallurgy,andmechanicalpropertiesofaporoustantalumfoam[j].journalofbiomedicalmaterialsresearch,2001,58(2):180-187.），贾晓钧对多孔钽弹性模量进行了研究（多孔钽金属棒植入联合髓芯减压治疗早期股骨头坏死[j].医护论坛，2009,16(25):145-146.）；zhangy等人开展了多孔钽摩擦行为研究（interfacialfrictionalbehavior；cancellousbone,corticalbone,andanovelporoustantalumbiomaterial.jmusculoskeletalres.1999）；miyazaki等研究了多孔钽的生物活性（mechanismofbonelikeapatiteformationonbioactivetantalummetalinasimulatedbodyfluid.biomaterials,2002,23:827-832），郭建明等开展了多孔钽的制备方法研究（cn103088310a以三维网状石墨泡沫或网状玻璃碳制作医用多孔钽的方法)。但是，这一系列研究成果制得的医用植入材料，实际应用效果始终不佳。目前，无论是文献报道的还是市场上所见的多孔钽医用植入材料，植入人体后，人体骨组织不能正常长入植入材料内，也即这种植入材料不能实现骨组织再生，也就不能成为真正意义上的骨修复材料。
技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种有利于骨组织生长、骨修复效果好的医用植入再生材料——多孔钽材料。
发明人认为，作为骨植入再生材料，它不仅需要具有一定的抗冲击能力来避免结构崩溃，更重要的是它所具有的能量吸收性要更有利于骨组织的长入来满足骨修复材料应具有的真正的再生功能。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种多孔钽，该多孔钽的材料本体主要由孔腔及围绕孔腔的腔壁构成，孔腔是贯通的，所述多孔钽在应变达到50%时仍处于平台应力阶段，所述多孔钽的孔隙率不大于90%，单位体积吸收能量在应变达到50%时不小于0.13×10-2j/mm3。这样的多孔钽作为骨植入件，特别有利于人体承受中等载荷骨组织的开始生长。在植入后，由于它具有较为恰当的能量吸收能力，有适当的缓冲效果，在应变达到50%时仍能处于平台应力阶段，植入后能提供给骨组织初长入的良好生长环境，有利于骨组织再生，这种多孔钽适用于人体承受中等载荷的松质骨修复植入体，如颈椎、胸椎、腰椎等骨的松质骨。
进一步说，所述的多孔钽，其孔隙率不大于85%，孔径为400-600μm，单位体积吸收能量在应变达到50%时不小于0.35×10-2j/mm3。这样的多孔钽的单位体积吸收能量较高，缓冲效果较好，这种多孔钽作为人体承受中等载荷的松质骨修复植入体，更有利于骨组织长入。
进一步说，所述的多孔钽，其孔隙率不大于80%，孔径为400-600μm，单位体积吸收能量在应变达到50%时不小于0.60×10-2j/mm3。这样的多孔钽，其单位体积吸收能量进一步提高，用于作为人体承受中等载荷的松质骨修复植入体，骨组织长入效果更佳。
本发明的有益效果：
本发明提供的多孔钽，由于对其能量吸收能力做了较好的选择，它不仅具有适当的缓冲效果，抗冲击能力，更重要的是它对承受中等载荷的骨组织的初生长、长入效果都有帮助。它能满足人体骨组织长入的需求,特别是人体承受中等载荷的松质骨修复植入体骨组织长入的需求，植入后的骨再生效果良好，是一种较为理想的骨修复材料。
本发明提供的多孔钽植入材料，其孔腔间相互贯通，孔腔与外界环境也是贯通的，这种结构的多孔钽特别有利于组织液的传输，骨组织的长入，作为植入体与人体骨组织结合牢固，生物相容性好，性能优良，是一种真正意义的骨再生材料。
众所周知，人体骨组织经常处于运动中，所以作为骨植入材料植入人体后也会经常受到力的作用。而本发明提供的多孔钽植入材料，具有适宜的能量吸收能力，不仅具有良好的缓冲效果，较强的抗冲击能力，可避免外力造成植入体及骨组织损坏及结构崩溃，维持正常生理功能；而且它能将这些作用力传递至人体骨组织，刺激骨细胞生长，使得骨组织能长入植入体内，且生长状况良好，实现骨再生；患者对于植入体在体内通常产生异物感也有所减轻，提高了患者的术后生活质量。
具体实施方式
以下将对本发明的具体实施方式作说明，实施方式以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施方式。
以下详细给出本发明的实施例。
实施例1：
本实施例的多孔钽，其孔腔与孔腔之间相互贯通，孔腔与外界也是贯通的，该多孔钽的孔腔的孔径为400μm-600μm，孔隙率为90%，制备方法如下：
取粒径为800±50nm的钽粉，粒径为500-700μm的聚甲基丙烯酸甲酯作为造孔剂，按照体积比钽粉：聚甲基丙烯酸甲酯粉为1：10混合，反复搅拌使其均匀，将混合粉放入硬质合金模具，施加500mpa压力压实，保压20s，将压实的样品取出，放入真空炉中，开始低温排气：用ff-160/620型分子泵+机械泵真空体系抽真空达到10-4pa，用1℃/min的速率从室温升至300℃，保温90min；然后以同样加热速度升至400℃，保温60min；再以同样加热速度升至500℃，保温60min；然后同样加热速度升至600℃，保温40min；接着进行高温烧结：以8℃/min的速率从室温升至1200℃，保温30min；然后以10℃/min的速率升至1500℃，保温140min；再以10℃/min的速率冷却至1300℃，保温30min；以10℃/min的速率冷却至1050℃，保温60min；以10℃/min的速率冷却至750℃；然后随炉冷却。进行退火处理：将样品放入真空退火炉中，使真空度达到10-4pa，以120℃/min的速率从室温升至1250℃，保温280min；再以5℃/min的速率冷却至1000℃，保温200min；以10℃/min的速率冷却至700℃，保温160min；以16℃/min的速率冷却至室温，最后进行常规后处理制得多孔钽。
本发明的孔隙率是指材料内部孔隙体积占其总体积的百分率。孔隙率按照直接体积称重法测得，先测量试样的质量，再测量试样的体积，根据试样的体积及试样材料致密体密度得出与试样的体积相当的致密体的质量，该质量与试样质量之差再除以与试样的体积相当的致密体的质量，然后乘以100%即为样品的孔隙率。测得孔隙率为90%。
按gb/t5249-1985对上述多孔钽成品的孔径进行了测量，测得孔径为400μm-600μm。
按照gb/t5163-2006测试开孔率，根据该标准，试样完全浸润后所含油的体积除以试样的体积再乘以100%即为材料的开孔率，测试后再根据孔隙率进行计算，得出开孔率与孔隙率的比值为98.2%。说明孔腔内部及与外界是贯通的。
按照gb/t31930-2015用instron8801试验机进行压缩试验，样品取φ4mm×6mm，试验温度26℃，测得应变达到50%时单位体积吸收能量值为0.13×10-2j/mm3，本发明所述的单位体积吸收能量是指多孔材料压缩应力-应变曲线中从零到50%应变处或平台应力结束处的区域积分所得的能量值。
将上述多孔钽制成φ4×6mm大小的颗粒，经γ-射线消毒后密封包装，待用。
选取骨龄成熟的普通杂种犬2只，雌雄不分，体重14-16kg，用3%戊巴比妥钠在腹腔注射麻醉动物，全麻后，剔除腰椎处毛发，切开腰椎外皮肤、皮下组织、肌肉，剥离骨膜，用牙科牙钻在腰椎上钻孔，分别将上述两种多孔钽颗粒塞入，一支犬塞一个，然后分层缝合。术毕肌注青霉素预防切口感染。术后12周、24周各处死1个，取下植入多孔钽的腰椎，尽量去除表面的软组织。将植入材料取出观察，多孔钽12周、14周均未出现裂纹、破损等缺陷，将试验材料固定、包埋、切片，片厚4μm，masson三色染色法观察多孔材料内部新生骨情况。
观察结果表明，多孔钽术后12周骨组织长入6%，14周骨组织长入13%，说明该种多孔钽植入后能为腰椎骨组织初长入创造良好的生长环境。
实施例2
本实施例的多孔钽的孔腔与孔腔之间是贯通的，多孔钽的孔腔与外界也是贯通的，多孔钽的孔腔的孔径为400-600μm，孔隙率为85%，制备方法类似实施例1，其中孔隙率与孔径通过造孔剂含量与粒径控制，烧结温度不同之处为：温度升至1500℃后，保温30min，再以10℃/min的速率升至2100℃，保温140min。
参照实施例1同样的方法测试，得到该实施例应变达到50%时单位体积吸收能量为0.365×10-2j/mm3。
参照实施例1同样的方法进行犬植入试验，将多孔钽植入腰椎，结果表明，术后多孔钽未出现裂纹、破损等缺陷，术后12周骨组织长入38%，14周骨组织长入57%，说明随着能量吸收值的增加，骨组织长入程度增加，骨再生效果更好。
实施例3
本实施例的多孔钽的孔腔与孔腔之间是贯通的，多孔钽的孔腔与外界也是贯通的，多孔钽的孔腔的孔径为400-600μm，孔隙率为80%，制备方法类似实施例1，其中孔隙率与孔径通过造孔剂含量与粒径控制，烧结温度不同之处为：温度升至1500℃后，保温30min，再以10℃/min的速率升至2250℃，保温140min。
参照实施例1同样的方法测试，得到该实施例应变达到50%时单位体积吸收能量为0.61×10-2j/mm3。
参照实施例1同样的方法进行犬植入试验，将多孔钽植入腰椎，结果表明，术后多孔钽未出现裂纹、破损等缺陷，术后12周骨组织长入78%，14周骨组织长入100%，完全长满，说明随着能量吸收值的进一步提高，骨组织长入程度进一步增加，全部长满植入体，骨再生效果更好。