专利名称：不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法
专利说明不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法 本发明涉及临床中骨缺损、骨不联修复所需的代替物及构建组织工程骨的生物支架材料，具体地说是一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法。骨缺损的修复材料及组织工程骨的支架材料，可以分为人工材料、天然材料及其衍生物，以及它们的复合物。其中天然材料及其衍生物的结构、成分组成与自身组织相近，符合自身的生理要求，并具有良好的相容性。特别是其多孔的网状结构，人工很难模拟。因此，在临床及组织工程中具有广泛的应用前景，开发出了大量的处理方法(如专利CN97108538.2，CN03117954.1，CN00132082.3)，这些方法通过降低天然骨组织中的抗原成分，尽量的保留其天然的结构使其能达到临床使用的要求。但是动物来源的骨组织，经过常规的处理，很难达到100％的安全，去除所有的病原体如脘病毒，临床应用时带有很大的风险性；为了解决此问题CN03134455.0提供方法制备的陶瓷化骨可以全部的去除骨中的蛋白成分，但是，成品的机械性能和韧性下降了很多，特别是松质骨经CN03134455.0提供的方法处理后，形成的陶瓷化骨机械强度很低，只能作为小型的骨缺损填充材料或不受力组织工程骨的支架材料。难以满足临床及组织工程骨研究及应用的需求。目前，尚未有具备各方面能满足临床需要的天然骨及其衍生物的产品。本发明的目的在于提供制备一种不同结构的、具有一定强度的双相陶瓷化骨的制备方法。满足临床各种骨缺损和骨不连的需求，同时为组织工程骨提供各种类型的支架材料。
为实现上述目的，一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于包括以下部分工艺步骤组成(1)预处理选取动物或人尸体的骨骼，切割成所需要的形状，最后用高压水冲洗干净；(2)脱脂肪、脱蛋白将上述经过预处理的骨块置入0.1-1mol氢氧化钠溶液中室温脱酯、脱蛋白5-24个小时，冲洗干净后，再用SDS洗涤1-5个小时，再次冲洗干净；(3)干燥脱水将经过上述处理的骨块进行干燥并脱水；(4)煅烧将脱水干燥后的骨块置于高温炉中以600-1200℃的温度煅烧1-4小时，冷却后备用；(5)灌浆将步骤(4)制备得到的骨块，先制置入5-35％的TCP浆液中，浸泡完全，漓干，再置于37℃的烘箱中干燥3-5小时；(6)二次煅烧将步骤(5)灌浆后的初制陶瓷化骨置于马弗炉中，以600-1200℃的温度煅烧1-5小时；
(7)冷却将制得的陶瓷化骨冷却至室温；(8)包装将冷却的陶瓷化骨置入无菌的包装中，保存。
在不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法中，灌浆工艺是整个制备工艺的关键点，有以下几点可以注意1、所述的灌浆工艺步骤中还可使用5-60％磷酸氢二铵溶液作为浆液。以磷酸氢二铵作为浆液的灌浆工艺与原有的制备工艺是相同的。
2、灌浆工艺步骤中还可在浆液中加入增强剂。加入增强剂的目的为提高陶瓷化骨的机械性能。所加入的增强剂为Al2O3或ZrO2或HA纤维或晶须或碳纤维中的一种或几种。
3、为了调解在二次煅烧后在羟基磷灰石表面β-TCP的厚度，灌浆工艺步骤的次数可以重复，次数为1-5次。
而在煅烧及二次煅烧的过程之中，升温的速率不能够过快，一般控制在2-6℃。若升温的速率太快，则有可能使骨块或灌入的浆液中的化学物质产生相变，如所加入的TCP浆液有可能变为α-TCP。
所选取动物的骨骼可以为四肢骨骨干、干骺端、肋骨、髂骨及其它不规则骨等。然后切割成所需形状。不同类型、形状的陶瓷化骨的煅烧温度和时间有所差异。最后所制备的双相陶瓷化骨的机械性能可达10Mpa。
所制备的双相陶瓷化骨用于组织工程骨的骨架材料，还可以用于其它用途，如作为骨的替代物用来修复骨组织的缺损。
本发明同现有技术相比，所制备的陶瓷化骨是具有不同结构的、降解时间可调的陶瓷化骨，其主要成分为羟基磷灰石和β-TCP，其空间结构保持正常骨组织结构形态，与天然骨组织的空间结构相类似。同时具有良好的生物相容性；机械性能从原来的单纯的煅烧骨(松质骨型)大约在1MPa上升到羟基磷灰石/β-TCP双相复合物的10MPa以上，机械性能得到明显的改善。
图1为本发明的工艺流程图；图2为电镜观察下的双相陶瓷化骨的结构示意图；图3为移植后的双相陶瓷化骨及类骨髓组织结构的结构示意图。
参见图1，1为预处理，2为脱脂肪、脱蛋白，3为干燥脱水，4为煅烧，5为灌浆，6为二次煅烧，7为冷却，8为包装。
参见图2，9为骨髓细胞，10为细胞基质。电镜显示，在陶瓷化骨的孔隙内，细胞生长旺盛，基质分泌良好。显示陶瓷化骨良好的生物相容性。
参见图3，11为形成的新骨组织，12为形成类的骨髓组织结构。HE切片组织学显示，陶瓷化骨和成骨诱导后的骨髓基质干细胞复合后形成的复合物回植到动物体内，8周后有新生的骨组织形成。同时在新生骨的边缘，有类骨髓组织结构的形成。例1(1)先选取动物的四肢骨骨干，再切割成所需要的形状，然后用高压水冲洗干净；(2)脱脂肪、脱蛋白将上述经过预处理的骨块置入0.5mol/L氢氧化钠溶液中脱酯、脱蛋白17个小时，冲洗干净后，再用SDS洗涤2个小时，再次冲洗干净；(3)干燥脱水将经过上述处理的骨块进行干燥并脱水；(4)煅烧将脱水干燥后的骨块置于高温炉中以800℃的温度煅烧2小时，冷却后备用；(5)灌浆将步骤(4)制备得到的骨块，先制置入20％的TCP浆液中，浸泡完全，漓干，再置于37℃的烘箱中干燥3小时；(6)二次煅烧将步骤(5)灌浆后的初制陶瓷化骨置于马弗炉中，以800℃的温度煅烧3小时；(7)冷却将制得的陶瓷化骨冷却至室温；(8)包装将冷却的陶瓷化骨置入无菌的包装中，保存。
这种制造技术对于专业人员来说还是清楚的。
例2(1)先选取动物的干骺端、肋骨，再切割成所需要的形状，然后用高压水冲洗干净；(2)脱脂肪、脱蛋白将上述经过预处理的骨块置入1mol/L氢氧化钠溶液中脱酯、脱蛋白7个小时，冲洗干净后，再用SDS洗涤4个小时，再次冲洗干净；(3)干燥脱水将经过上述处理的骨块进行干燥并脱水；(4)煅烧将脱水干燥后的骨块置于高温炉中以1000℃的温度煅烧4小时，冷却后备用；(5)灌浆将步骤(4)制备得到的骨块，先制置入30％的TCP浆液中，浸泡完全，漓干，再置于37℃的烘箱中干燥3小时，待干燥后，再重复灌浆的工艺过程3次，以提高羟基磷灰石表面β-TCP的厚度。灌浆时在浆液中加入重量约为TCP浆液总重3.75％的Al2O3作为增强剂，以增强陶瓷化骨的机械性能。
(6)二次煅烧将步骤(5)灌浆后的初制陶瓷化骨置于马弗炉中，以1000℃的温度煅烧4小时；(7)冷却将制得的陶瓷化骨冷却至室温；(8)包装将冷却的陶瓷化骨置入无菌的包装中，保存。
这种制造技术对于专业人员来说还是清楚的。
例3(1)先选取动物的干骺端、肋骨，再切割成所需要的形状，然后用高压水冲洗干净；
(2)脱脂肪、脱蛋白将上述经过预处理的骨块置入0.2mol/L氢氧化钠溶液中脱酯、脱蛋白23个小时，冲洗干净后，再用SDS洗涤1个小时，再次冲洗干净；(3)干燥脱水将经过上述处理的骨块进行干燥并脱水；(4)煅烧将脱水干燥后的骨块置于高温炉中以600℃的温度煅烧1小时，冷却后备用；(5)灌浆将步骤(4)制备得到的骨块，先制置入10％的TCP浆液中，浸泡完全，漓干，再置于37℃的烘箱中干燥5小时，待干燥后，再重复灌浆的工艺过程5次，以提高羟基磷灰石表面β-TCP的厚度。灌浆时在浆液中加入重量约为TCP浆液总重3％的ZrO2作为增强剂，以增强陶瓷化骨的机械性能。
(6)二次煅烧将步骤(5)灌浆后的初制陶瓷化骨置于马弗炉中，以600℃的温度煅烧1小时；(7)冷却将制得的陶瓷化骨冷却至室温；(8)包装将冷却的陶瓷化骨置入无菌的包装中，保存。
这种制造技术对于专业人员来说还是清楚的。
权利要求
1.一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于包括以下部分工艺步骤组成(1)预处理选取动物或人尸体的骨骼，切割成所需要的形状，然后用高压水冲洗干净血水及骨髓；(2)脱脂肪、脱蛋白将上述经过预处理的骨块置入0.1-1mol氢氧化钠溶液中室温脱酯、脱蛋白5-24个小时，冲洗干净后，再用SDS洗涤1-5个小时，再次冲洗干净；(3)干燥脱水将经过上述处理的骨块进行干燥并脱水；(4)煅烧将脱水干燥后的骨块置于高温炉中以600-1200℃的温度煅烧1-4小时，冷却后备用；(5)灌浆将步骤(4)制备得到的骨块，先制置入5-35％的TCP浆液中，浸泡完全，漓干，再置于37℃的烘箱中干燥3-5小时；(6)二次煅烧将步骤(5)灌浆后的初制陶瓷化骨置于马弗炉中，以600-1200℃的温度煅烧1-5小时；(7)冷却将制得的陶瓷化骨冷却至室温；(8)包装将冷却的陶瓷化骨置入无菌的包装中，保存。
2.如权利要求1所述的一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于所述的灌浆工艺中还可使用5-60％磷酸氢二铵溶液作为浆液。
3.如权利要求1所述的一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于所述的灌浆工艺步骤中还可在浆液中加入增强剂。
4.如权利要求1或3所述的一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于所加入的增强剂为Al2O3或ZrO2或HA纤维或晶须或碳纤维中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于所述的灌浆工艺步骤可以重复1-5次。
6.如权利要求1所述的一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于煅烧及二次煅烧时的升温速率为2-6℃。
7.如权利要求1所述的一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于所制备的双相陶瓷化骨的机械性能为10Mpa。
8.如权利要求1所述的一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于所制备的双相陶瓷化骨的成分中包括羟基磷灰石和β-TCP两种成分。
9.如权利要求1所述的一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于制备的双相陶瓷化骨的空间结构与天然骨组织的空间结构相类似。
10.如权利要求1所述的一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法，其特征在于所制备的双相陶瓷化骨用于组织工程骨的骨架材料。
全文摘要
本发明涉及临床中骨缺损、骨不联修复所需的代替物及构建组织工程骨的生物支架材料，具体地说是一种不同结构的双相陶瓷化骨的制备方法。该双相陶瓷化骨的制备工艺包括以下步骤(1)预处理，(2)脱脂肪、脱蛋白，(3)干燥脱水，(4)煅烧，(5)灌浆，(6)二次煅烧，(7)冷却，(8)包装。本发明同现有技术相比，所制备的陶瓷化骨是具有不同结构的、降解时间可调的陶瓷化骨，其主要成分为羟基磷灰石和β－TCP，其空间结构保持正常骨组织结构形态，与天然骨组织的空间结构相类似。同时具有良好的生物相容性；机械性能从原来的单纯的煅烧骨(松质骨型)大约在1MPa上升到羟基磷灰石/β－TCP双相复合物的10MPa以上，机械性能得到明显的改善。
文档编号A61F2/28GK1730106SQ200510028620
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月9日 优先权日2005年8月9日
发明者丁勃元, 麻锦央 申请人:上海赐人合元企业发展有限公司