人工椎间盘及其制备方法_3

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期稳定性,因此,上述人工椎间盘100植入人体后具有较长的寿命。
[0103] 如图2所示,一实施方式的人工椎间盘的制备方法,上述人工椎间盘可以使用该 实施方式的人工椎间盘的制备方法制备得到,该人工椎间盘的制备方法包括如下步骤:
[0104] 步骤S310 :将增强纤维与聚醚醚酮混合,得到第一混合物料。
[0105] 步骤S310中,聚醚醚酮为植入级。聚醚醚酮的粒径小于40微米。
[0106] 其中,增强纤维选自碳纤维、玻璃纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、不锈钢纤维及钛基 晶须纤维中的至少一种。
[0107] 优选的,增强纤维的直径为1纳米~50微米,长度为10微米~1000微米。
[0108] 优选的,步骤S310中,将增强纤维与聚醚醚酮混合的步骤具体为:将增强纤维与 聚醚醚酮分别按照多个不同的质量比混合,得到多个第一混合物料。
[0109] 在具体的实施例中,将增强纤维与聚醚醚酮分别按照3个~10个不同的质量比混 合,得到3个~10个第一混合物料。
[0110] 优选的,每个第一混合物料中的增强纤维与聚醚醚酮的质量比为〇. 〇〇1~〇. 5:1。 [0111] 更优选的,在含增强纤维的质量百分含量最多的第一混合物料中,增强纤维与聚 醚醚酮的质量比为〇. 1:1~〇. 5:1。
[0112] 步骤S320 :将第一添加剂与聚醚醚酮混合,得到第一混合材料。其中,第一添加剂 为氯化钠或者第一添加剂为由羟基磷灰石、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、硫酸钙及生物活 性玻璃中的至少一种和氯化钠的混合物。
[0113] 其中,步骤S320中,羟基磷灰石、a-磷酸三钙、β-磷酸三钙、硫酸钙及生物活性 玻璃均为可降解的活性骨修复材料。且羟基磷灰石、a-磷酸三钙、β-磷酸三钙、硫酸钙及 生物活性玻璃的粒径均为100微米~1毫米。
[0114] 步骤S320中,聚醚醚酮为植入级。聚醚醚酮的粒径小于40微米。
[0115] 步骤S330 :将可降解的活性骨修复材料与聚醚醚酮混合,得到第二混合材料。
[0116] 步骤S330中,活性骨修复材料选自羟基磷灰石、a-磷酸三钙、β-磷酸三钙、硫酸 钙及生物活性玻璃中的至少一种。
[0117] 优选的,活性骨修复材料的粒径为100微米~1毫米。
[0118] 步骤S330中,聚醚醚酮为植入级。且聚醚醚酮的粒径小于40微米。
[0119] 优选的,步骤S330中,将可降解的活性骨修复材料与聚醚醚酮混合的步骤具体 为:将活性骨修复材料与聚醚醚酮分别按照多个不同的质量比混合,得到多个第二混合材 料。
[0120] 在具体的实施例中,将活性骨修复材料与聚醚醚酮分别按照2个~4个不同的质 量比混合,得到2个~4个第二混合材料。
[0121] 优选的,每个第二混合材料中的活性骨修复材料与聚醚醚酮的质量比大于或等于 0.005:1 且小于 1:1。
[0122] 步骤S340 :提供第一模具,第一模具具有外凸的弧形底面,将第一混合物料、第二 混合材料及第一混合材料依次加入第一模具中,成型后,去除第一模具,经烧结,得到依次 层叠的第一修复单元层胎体、第二修复单元层和第一耐磨层,且第一耐磨层远离第二修复 单元层的一侧形成有弧形凸面。
[0123] 当第一混合物料和第二混合材料均为多个时,步骤S340中,将第一混合物料、第 二混合材料及第一混合材料依次加入第一模具中的步骤具体为:先按照增强纤维的质量百 分含量逐渐减少的顺序,依次将多个第一混合物料加入到第一模具中,然后再按照活性骨 修复材料的质量百分含量逐渐增加的顺序,依次将多个第二混合材料加入到第一模具中, 接着加入第一混合材料。其中,含增强纤维的质量百分含量最多的第一混合物料加入到第 一模具的底部。
[0124] 具体的,步骤S340中使用的成型方法为冷压成型;其中,成型步骤具体为:在冷 态下,将加入有第一混合物料、第一混合材料和第二混合材料的第一模具加压至llOMPa~ 250MPa,保压10分钟~20分钟。
[0125] 具体的,步骤S340中的烧结步骤具体为:将去除第一模具后得到的第一样坯先于 355°C~400°C保温烧结20分钟~30分钟,然后再于220°C~280°C保温烧结1小时~2 小时。将第一样坯先在355°C~400°C保温烧结,然后再在220°C~280°C保温烧结,是为了 避开烧结后期的晶粒生长过程,通过先将烧结温度升至较高的温度,处于熔融状态,除去气 泡,使样坯的相对密度达到70%左右;然后,将烧结温度降到较低的温度下保温较长的时 间使烧结继续进行,而实现完全的致密化。这一阶段晶粒没有明显生长。两步烧结法是通过 巧妙的控制温度的变化,在抑制晶界迁移(这将导致晶粒长大)的同时,保持晶界扩散(这 是坯体致密化的动力)处于活跃状态,来实现在晶粒不长大的前提下完成烧结的目的。
[0126] 步骤S350:清洗去除第一修复单元层胎体的表面上的氯化钠,然后将含骨诱导因 子的微球吸附至第一修复单元层胎体上以形成第一修复单元层,得到第一终板。
[0127] 其中,步骤S350中,含骨诱导因子的微球也为可降解的活性骨修复材料。其中,含 骨诱导因子的微球可以为含BMP-2的微球或含BMP-7的微球。其中,BMP表示的是骨形态 发生蛋白(Bonemorphogeneticprotein) 〇
[0128]优选的,微球的材质为聚乳酸、海藻酸盐、壳聚糖或胶原等。
[0129] 具体的,步骤S320中使用的氯化钠的粒径大于或等于步骤S350中的含骨诱导因 子的微球的粒径。其中,含骨诱导因子的微球的粒径为100微米~1毫米。
[0130]其中,清洗去除第一修复单元层胎体的表面上的氯化钠的步骤具体为:采用水清 洗第一修复层,以去除第一修复单元层胎体的表面上的氯化钠,此时,第一修复单元层胎体 的表面形成多孔结构。
[0131]其中,将含骨诱导因子的微球吸附至第一修复单元层胎体上以形成第一修复单元 层的步骤中,将含骨诱导因子的微球吸附至第一修复单元层胎体上采用的是静态吸附法。
[0132]优选的,第一修复单元层中的活性骨修复材料与聚醚醚酮的质量比为0. 1~1:1。
[0133] 更优选的,第一修复单元层中的聚醚醚酮和活性骨修复材料的质量比大于第二修 复单元层中的活性骨修复材料与聚醚醚酮的质量比。
[0134] 步骤S360:将增强纤维与聚醚醚酮混合,得到第二混合物料。
[0135] 步骤S360中,聚醚醚酮为植入级。聚醚醚酮的粒径小于40微米。
[0136]其中,增强纤维选自碳纤维、玻璃纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、不锈钢纤维及钛基 晶须纤维中的至少一种。优选的,增强纤维的直径为1纳米~50微米,长度为10微米~ 1000微米。
[0137] 优选的,步骤S360中,将增强纤维与聚醚醚酮混合的步骤具体为:将增强纤维与 聚醚醚酮分别按照多个不同的质量比混合,得到多个第二混合物料。
[0138]在具体的实施例中,将增强纤维与聚醚醚酮分别按照3个~10个不同的质量比混 合,得到3个~10个第二混合物料。
[0139]优选的,每个第二混合物料中的增强纤维与聚醚醚酮的质量比为0. 001~0. 5:1。
[0140] 更优选的,含增强纤维的质量百分含量最多的第二混合物料中的增强纤维与聚醚 醚酮的质量比为〇. 1:1~〇. 5:1。
[0141] 步骤S370:将第二添加剂与聚醚醚酮混合,得到第三混合材料。第二添加剂为氯 化钠或者第二添加剂为由羟基磷灰石、α-磷酸三钙、磷酸三钙、硫酸钙及生物活性玻 璃中的至少一种和氯化钠组成的混合物。
[0142]其中,步骤S370中,羟基磷灰石、a-磷酸三钙、β_磷酸三钙、硫酸钙及生物活性 玻璃的粒径均为100微米~1毫米。
[0143] 步骤S370中,聚醚醚酮为植入级。聚醚醚酮的粒径小于40微米。
[0144] 步骤S380:将可降解的活性骨修复材料与聚醚醚酮混合,得到第四混合材料。
[0145] 步骤S380中,活性骨修复材料选自羟基磷灰石、a-磷酸三钙、β-磷酸三钙、硫酸 钙及生物活性玻璃中的至少一种。
[0146] 优选的,活性骨修复材料的粒径为100微米~1毫米。
[0147] 步骤S380中,聚醚醚酮为植入级。且聚醚醚酮的粒径小于40微米。
[0148] 优选的,步骤S380中,将可降解的活性骨修复材料与聚醚醚酮混合的步骤具体 为:将活性骨修复材料与聚醚醚酮分别按照多个不同的质量比混合,得到多个第四混合材 料。在具体的实施例中,将活性骨修复材料与聚醚醚酮分别按照2个~4个不同的质量比 混合,得到2个~4个第二混合材料。
[0149] 优选的,每个第四混合材料中的活性骨修复材料与聚醚醚酮的质量比大于或等于 0. 005:1 且小于 1:1。
[0150] 步骤S390:提供第二模具,第二模具具有内凹的弧形底面,将第二混合物料、第四 混合材料及第三混合材料依次加入第二模具中,成型后,去除第二模具,经烧结,得到依次 层叠的第三修复单元层胎体、第四修复单元层及第二耐磨层,且第二耐磨层远离第四修复 单元层的一侧形成有弧形凹面。且弧形凸面与弧形凹面可滑动抵接。
[0151] 当第二混合物料和第四混合材料均为多个时,步骤S390中,将第二混合物料、第 四混合材料及第三混合材料依次加入第二模具中的步骤具体为:先按照增强纤维的质量百 分含量逐渐减少的顺序,依次将多个第二混合物料加入到第二模具中,然后再按照活性骨 修复材料的质量百分含量逐渐增加的顺序,依次将多个第四混合材料加入到第二模具中, 接着加入第三混合材料。其中,含增强纤维的质量百分含量最多的第二混合物料加入到第 二模具的底部。
[0152] 具体的,步骤S390中使用的成型方法为冷压成型;其中,成型步骤具体为:在冷 态下,将加入有第二混合物料、第四混合材料和第三混合材料的第二模具加压至llOMPa~ 250MPa,保压10分钟~20分钟。
[0153] 具体的,步骤S390中的烧结步骤具体为:将去除第二模具后得到的第二样坯先于 355°C~400°C保温烧结20分钟~30分钟,然后再于220°C~280°C保温烧结1小时~2 小时。将第二样坯先在355°C~400°C保温烧结,然后再在220°C~280°C保温烧结,是为了 避开烧结后期的晶粒生长过程,通过先将烧结温度升至较高的温度,处于熔融状态,除去气 泡,使样坯的相对密度达到70%左右;然后,将烧结温度降到较低的温度下保温较长的时 间使烧结继续进行,而实现完全的致密化。这一阶段晶粒没有明显生长。两步烧结法是通 过巧妙的控制温度的变化,在抑制晶界迁移(这将导致晶粒长大)的同时,保持晶界扩散 (这是坯体致密化的动力)处于活跃状态,来实现在晶粒不长大的前提下完成烧结的目的。
[0154] 步骤S400 :清洗去除第三修复单元层胎体的表面上的氯化钠,然后将含骨诱导因 子的微球吸附至第三修复单元层胎体上以形成第三修复单元层,得到第二终板。
[0155] 其中,步骤S400中,含骨诱导因子的微球可以为含BMP-2的微球或含BMP-7的微 球。其中,BMP表示的是骨形态发生蛋白(Bonemorphogeneticprotein)。
[0156] 优选的,微球的材质为聚乳酸、海藻酸盐、壳聚糖或胶原等。
[0157] 具体的,步骤S370中使用的氯化钠的粒径大于或等于步骤S400中的含骨诱导因 子的微球的粒径。其中,含骨诱导因子的微球的粒径为100微米~1毫米。
[0158] 其中,清洗去除第三修复单元层胎体的表面上的氯化钠的步骤具体为:采用水清 洗第二修复层,以去除第三修复单元层胎体的表面上的氯化钠,此时,第三修复单元层胎体 的表面形成多孔结构。
[0159] 其中,将含骨诱导因子的微球吸附至第三修复单元层胎体上以形成第三修复单元 层的步骤中,将含骨诱导因子的微球吸附至第三修复单元层胎体上采用的是静态吸附法。
[0160] 优选的,第三修复单元层中,活性骨修复材料与聚醚醚酮的质量比为0. 1~1:1。
[0161] 更优选的,第三修复单元层中的聚醚醚酮和第一活性骨修复材料的质量比大于第 二修复单元层中的活性骨修复材料与聚醚醚酮的质量比。
[0162] 在步骤S350和步骤S400之后,还包括分别对第一终板和第二终板进行清洗、烘 干、包装和灭菌的步骤。
[0163] 可以理解,在具体的操作过程中,不仅限于采用上述顺序来制备,还可以采用其它 顺序,例如,步骤S310和步骤S320可以调换顺序;或者,可以先进行步骤S360~S400,再 进行步骤S310~S350等等。
[0164] 上述人工椎间盘的制备方法简单,适用于工业化生产。
[0165] 以下为【具体实施方式】部分:
[0166] 实施例1
[0167] 本实施例的人工椎间盘制备如下:
[0168] (1)按照质量比为0. 1:1,将增强纤维与植入级的聚醚醚酮混合,得到第一混合物 料,其中,增强纤维为玻璃纤维,直径为50微米,长度为100微米,聚醚醚酮的粒径为30微 米。
[0169] (2)将第一添加剂与植入级的聚醚醚酮混合,得到第一混合材料,其中,第一添加 剂为α-磷酸三钙和氯化钠两种,α-磷酸三钙的粒径为100微米,聚醚醚酮的粒径为30微 米。
[0170] (3)按照质量比为0. 3:1,将活性骨修复材料和聚醚醚酮混合,得到第二混合材 料,其中,活性骨修复材料为ct-磷酸三钙,粒径为1〇〇微米,粒径为30微米。
[0171] (4)提供第一模具,第一模具具有外凸的弧形底面,将第一混合物料、第二混合材 料及第一混合材料依次加入到第一模具中,其中,第一混合物料加入到第一模具的底部,然 后对第一模具加压至110MP进行冷压成型,保压20分钟,去除第一模具,然后先于355°C保 温烧结30分钟,再于220°C保温烧结2小时,得到层叠的第一修复单元层胎体、第二修复单 元层和第一耐磨层,其中,第一耐磨层的厚度为50微米,第一耐磨层远离第二修复单元层 的一侧形成有弧形凸面。
[0172] (5)用水清洗以去除第一修复单元层胎体表面上的氯化钠,采用静态吸附法将含 BMP-2的微球吸附至第一修复单元层胎体中,以使得到的第一修复单元层中的α-磷酸三 钙和ΒΜΡ-2的微球的总质量与聚醚醚酮的质量之比为0. 5:1,即得到第一终板,其中,微球 的材质为聚乳酸,粒径为100微米。
[0173] (6)按照质量比为0. 1:1,将增强纤维与植入级的聚醚醚酮混合,得到第二混合物 料,其中,增强纤维为玻璃纤维,直径为50微米,长度为100微米,聚醚醚酮的粒径为
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