本发明属于生物材料科学
技术领域：
，具体涉及一种介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件及其制备方法。
背景技术：
：经皮元件是指穿过皮肤部分植入皮下并保持部分于皮肤创口或伸出皮肤的植入体，可作为机体内外物质信息传输(可与生物传感器结合)装置，是生物材料科学与工程的一个重要研究领域。经皮元件可望用于辅助发声、透析治疗、前列腺增生导尿及体内生物学信息测量等。如营养物质或药物交换的经皮导管、体内各种信息观察和收集的皮肤窗口、以及植入式假肢的中间连接体等。从上世纪五十年代起，许多研究学者就开始尝试用各种各样的材料，来制作经皮元件。williams最早使用金属钽作为经皮元件；六十年代人们开始尝试硅橡胶、聚酯纤维等材料。七十年代，大量的各种材料被开始应用于经皮元件中。如聚丙烯、聚亚胺脂胶原等高分子材料、以及铜铬锰合金、钛、金等金属材料。然而，这些材料被用做经皮原件都存在着非常严重的问题，如细菌感染和上皮下行，这些都会在材料和皮肤组织之间形成间隙，从而导致材料从机体中脱落而不能长期存在。到了八十年代，随着致密羟基磷灰石，以及太表面羟基磷灰石涂层的开发应用，开展了许多关于羟基磷灰石作用经皮元件的研究工作，特别是在口腔种植牙的开发和应用领域，通常使用的是致密陶瓷，并结合表面粗化等简单手段，取得了一些有意义的结果。日本的aoki教授也曾多次报道用致密的ha能在静态条件下与皮肤形成密封，植入狗背部17个月后观察上皮移动仅为一毫米，羟基磷灰石与皮下组织及皮肤之间具有良好的生物相容性，可以形成紧密的附着和结合以有效阻止细菌的入侵。汪静设计开发一种以液体硅橡胶-羟基磷灰石复合材料为基底的新型经皮元件，该经皮元件具有良好的生物相容性，可长期植入皮内进行体内外信息传输。经皮元件独特的气囊开关设计，也使得经皮元件不仅起到内外管道接口的作用，也起到控制开关的作用。其还提出可以采用纳米级的ha粒子和更高的固化压力使经皮元件获得更广泛的应用。j.a.jansen先后在不同基底材料表面：如ha，聚苯乙烯，碳酸化ha，碳，金，钛等物质上进行表皮细胞的培养，在透射电镜下发现，在ha和聚苯乙烯上可形成类半桥粒结构，而在金属上却不能形成，这说明了基底材料的特性决定了上皮细胞附着的特性和结构。同时他还研究了成纤维细胞和上皮细胞与不同材料表面的相互作用，成纤维细胞在钛金属上生长较好，而上皮细胞在碳表面生长较好，且材料表面经辉光放电后有利于成纤维细胞同材料表面的结合。技术实现要素：本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件及其制备方法。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件的制备方法，包括如下步骤：(1)将聚乙烯醇和去离子水按照一定比例混合制备得到聚乙烯醇溶液；(2)称取纳米羟基磷灰石、聚乙烯醇溶液和纳米碳粉，将其混合并研磨成均匀的湿粉；(3)取步骤(2)制备所得湿粉放于模具中，进行压延并保压，得到生坯；(4)小心取出生坯，分散装入橡胶手套中，抽取真空并密封；然后将装有生坯的手套放入油锅中进行冷等静压处理，得到预烧结的二次生坯；(5)取出二次生坯，并将二次生坯平整的埋于氧化铝粉末中，放入马弗炉中进行烧结，烧结结束后，再经细砂纸打磨，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷。上述方案中，所述介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件的介孔孔径为20～50nm。上述方案中，所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为2％～10％。上述方案中，步骤(2)所述纳米羟基磷灰石、聚乙烯醇和纳米碳粉的质量比为1000：4～20：5～40。上述方案中，步骤(3)所述压延并保压的压强为5mpa，保压时间为5min。上述方案中，步骤(4)所述冷等静压处理为：每分钟升高压强20mpa，直至达到最大压强为200mpa，并保压10min。上述方案中，步骤(5)所述烧结的工艺为：0～200℃，升温时间60min，保温30min；200～900℃，升温时间100min，保温30min；900～1200℃，升温时间100min，保温120min。本发明的有益效果如下：本发明制备所得介孔型羟基磷灰石陶瓷具有均匀均一的介孔结构，同时还具有优良的力学性能，抗弯曲强度为138mpa，基本达到人体骨骼强度；所述介孔型羟基磷灰石陶瓷作为经皮植入通路器件植入体内具有良好的生物相容性，能长期埋植于体内，具有广泛应用前景；利用本发明所述介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件有望促成一种全新的给药和治疗方法，利用陶瓷的孔隙扩散进行有源的持续或间断给药，可降低药物的毒副作用和实现靶向给药。附图说明图1～图3为本发明制备所得介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件的陶瓷断面扫面电子显微镜(sem)。图4是本发明实物图:左边实物尺寸为：d＝33.1mm，h＝1.6mm，右边实物尺寸为d＝22.5mm，h＝3.2mm。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1一种介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件的制备方法，包括如下步骤：(1)将20ml去离子水加热到90℃保持恒温，再称取0.4g聚乙烯醇分三次加入水中并不断搅拌，直至聚乙烯醇完全溶解为止，得到质量分数为2％的聚乙烯醇溶液；(2)准确称量10g羟基磷灰石粉末和0.4g纳米碳粉，将碳粉先与羟基磷灰石粉末混合均匀，再量取2ml乙烯醇溶液逐滴加入混合粉末中，边滴边搅拌，再进行球磨使其混合充分，得到湿粉；(3)将湿粉分三次放入模具中进行压延成片，压力为5mpa，保压5min，得到初步生坯，再将生坯放入橡胶手套中抽取真空并密封，进行冷等静压处理：每分钟升高压强20mpa，直至达到最大压强为200mpa，并保压10min；此时获得预烧结的二次生坯，取出二次生坯并将其平整的埋于氧化铝粉末中，放入马弗炉中进行烧结，烧结制度为0～200℃(升温时间60min)→保温30min→200～900℃(升温时间100min)→保温30min→900～1200℃(升温时间100min)→保温120min→随炉冷却，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷，将得到的陶瓷片先用600目的砂纸进行粗磨，再换用2000目的砂纸细抛，使其更加光滑，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入器件。用相应形状模具制备并加工成3mm×4mm×28mm的测试条，测得陶瓷抗弯强度为112mpa。实施例2一种介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件的制备方法，包括如下步骤：(1)将20ml去离子水加热到90℃保持恒温，再称取1g聚乙烯醇分三次加入水中并不断搅拌，直至聚乙烯醇完全溶解为止，得到质量分数为5％的聚乙烯醇溶液；(2)准确称量10g羟基磷灰石粉末和0.4g纳米碳粉，将碳粉先与羟基磷灰石粉末混合均匀，再量取2ml聚乙烯醇溶液逐滴加入混合粉末中，边滴边搅拌，再进行球磨使其混合充分，得到湿粉；(3)将湿粉分三次放入模具中进行压延成片，压力为5mpa，保压5min，得到初步生坯，再将生坯放入橡胶手套中抽取真空并密封，进行冷等静压处理：每分钟升高压强20mpa，直至达到最大压强为200mpa，并保压10min；此时获得预烧结的二次生坯，取出二次生坯并将其平整的埋于氧化铝粉末中，放入马弗炉中进行烧结，烧结制度为0～200℃(升温时间60min)→保温30min→200～900℃(升温时间100min)→保温30min→900～1200℃(升温时间100min)→保温120min→随炉冷却，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷，将得到的陶瓷片先用600目的砂纸进行粗磨，再换用2000目的砂纸细抛，使其更加光滑，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入器件。用相应形状模具制备并加工成3mm×4mm×28mm的测试条，测得陶瓷抗弯强度为138mpa。实施例3一种介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件的制备方法，包括如下步骤：(1)将20ml去离子水加热到90℃保持恒温，再称取1.6g聚乙烯醇分三次加入水中并不断搅拌，直至聚乙烯醇完全溶解为止，得到质量分数为8％的聚乙烯醇溶液；(2)准确称量10g羟基磷灰石粉末和0.4g纳米碳粉，将碳粉先与羟基磷灰石粉末混合均匀，再量取2ml聚乙烯醇溶液逐滴加入混合粉末中，边滴边搅拌，再进行球磨使其混合充分，得到湿粉；(3)将湿粉分三次放入模具中进行压延成片，压力为5mpa，保压5min，得到初步生坯，再将生坯放入橡胶手套中抽取真空并密封，进行冷等静压处理：每分钟升高压强20mpa，直至达到最大压强为200mpa，并保压10min；此时获得预烧结的二次生坯，取出二次生坯并将其平整的埋于氧化铝粉末中，放入马弗炉中进行烧结，烧结制度为0～200℃(升温时间60min)→保温30min→200～900℃(升温时间100min)→保温30min→900～1200℃(升温时间100min)→保温120min→随炉冷却，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷，将得到的陶瓷片先用600目的砂纸进行粗磨，再换用2000目的砂纸细抛，使其更加光滑，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入器件。用相应形状模具制备并加工成3mm×4mm×28mm的测试条，测得陶瓷抗弯强度为135mpa。实施例4一种介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件的制备方法，包括如下步骤：(1)将20ml去离子水加热到90℃保持恒温，再称取2g聚乙烯醇分三次加入水中并不断搅拌，直至聚乙烯醇完全溶解为止，得到质量分数为10％的聚乙烯醇溶液；(2)准确称量10g羟基磷灰石粉末和0.4g纳米碳粉，将碳粉先与羟基磷灰石粉末混合均匀，再量取2ml聚乙烯醇溶液逐滴加入混合粉末中，边滴边搅拌，再进行球磨使其混合充分，得到湿粉；(3)将湿粉分三次放入模具中进行压延成片，压力为5mpa，保压5min，得到初步生坯，再将生坯放入橡胶手套中抽取真空并密封，进行冷等静压处理：每分钟升高压强20mpa，直至达到最大压强为200mpa，并保压10min，此时获得预烧结的二次生坯；取出二次生坯并将其平整的埋于氧化铝粉末中，放入马弗炉中进行烧结，烧结制度为0～200℃(升温时间60min)→保温30min→200～900℃(升温时间100min)→保温30min→900～1200℃(升温时间100min)→保温120min→随炉冷却，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷，将得到的陶瓷片先用600目的砂纸进行粗磨，再换用2000目的砂纸细抛，使其更加光滑，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入器件。用相应形状模具制备并加工成3mm×4mm×28mm的测试条，测得陶瓷抗弯强度为123mpa。实施例5一种介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件的制备方法，包括如下步骤：(1)将20ml去离子水加热到90℃保持恒温，再称取1g聚乙烯醇分三次加入水中并不断搅拌，直至聚乙烯醇完全溶解为止，得到质量分数为5％的聚乙烯醇溶液；(2)准确称量10g羟基磷灰石粉末和0.05g纳米碳粉，将碳粉先与羟基磷灰石粉末混合均匀，再量取2ml聚乙烯醇溶液逐滴加入混合粉末中，边滴边搅拌，再进行球磨使其混合充分，得到湿粉；(3)将湿粉分三次放入模具中进行压延成片，压力为5mpa，保压5min，得到初步生坯，再将生坯放入橡胶手套中抽取真空并密封，进行冷等静压处理：每分钟升高压强20mpa，直至达到最大压强为200mpa，并保压10min，此时获得预烧结的二次生坯；此时获得预烧结的二次生坯，取出二次生坯并将其平整的埋于氧化铝粉末中，放入马弗炉中进行烧结，烧结制度为0～200℃(升温时间60min)→保温30min→200～900℃(升温时间100min)→保温30min→900～1200℃(升温时间100min)→保温120min→随炉冷却，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷，将得到的陶瓷片先用600目的砂纸进行粗磨，再换用2000目的砂纸细抛，使其更加光滑，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入器件。用相应形状模具制备并加工成3mm×4mm×28mm的测试条，测得陶瓷抗弯强度为156mpa。实施例6一种介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件的制备方法，包括如下步骤：(1)将20ml去离子水加热到90℃保持恒温，再称取1g聚乙烯醇分三次加入水中并不断搅拌，直至聚乙烯醇完全溶解为止，得到质量分数为5％的聚乙烯醇溶液；(2)准确称量10g羟基磷灰石粉末和0.2g纳米碳粉，将碳粉先与羟基磷灰石粉末混合均匀，再量取2ml聚乙烯醇溶液逐滴加入混合粉末中，边滴边搅拌，再进行球磨使其混合充分，得到湿粉；(3)将湿粉分三次放入模具中进行压延成片，压力为5mpa，保压5min，得到初步生坯，再将生坯放入橡胶手套中抽取真空并密封，进行冷等静压处理：每分钟升高压强20mpa，直至达到最大压强为200mpa，并保压10min，此时获得预烧结的二次生坯，取出二次生坯并将其平整的埋于氧化铝粉末中，放入马弗炉中进行烧结，烧结制度为0～200℃(升温时间60min)→保温30min→200～900℃(升温时间100min)→保温30min→900～1200℃(升温时间100min)→保温120min→随炉冷却，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷，将得到的陶瓷片先用600目的砂纸进行粗磨，再换用2000目的砂纸细抛，使其更加光滑，即得到介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入器件。用相应形状模具制备并加工成3mm×4mm×28mm的测试条，测得陶瓷抗弯强度为143mpa。将发明制备所得介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入器件进行测试，图1～图3为本发明制备所得介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件的陶瓷断面扫面电子显微镜(sem)图片，从图中可以看出，介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入通路器件具有介孔结构，且介孔分布均匀，介孔的孔径小于50nm，同时对介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入器件进行了力学性能测试，结果如表1所示，表明了所述介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入器件具备了良好的力学性能。表1介孔型羟基磷灰石陶瓷气孔分布及力学性能测试实施例抗弯强度/mpa气孔分布1112分布均匀且大小均一2138分布均匀且大小均一3135分布均匀且大小均一4123分布均匀且大小均一5156分布不均，气孔数量少6143分布不均，气孔数量少将发明制备所得介孔型羟基磷灰石陶瓷经皮植入器件进行生物相容性测试，按0.2g/ml的比例将介孔型羟基磷灰石陶瓷材料浸泡在磷酸盐缓冲液中，于(37±1)℃条件下抽提，制得材料浸提液，将溶液放入培养皿中，提取1ml小白鼠血液接种到培养皿中，一周后对其进行检测，发现血细胞相互接触并附在培养皿内壁，其形态良好，未出现排斥和干扰现象，这说明了本发明制备所得介孔型羟基磷灰石陶瓷作为经皮植入器件应用具有良好的生物相容性。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。当前第1页12