一种具有药物缓释功能金属假体

本实用新型涉及骨科植入医疗器械领域，尤其涉及一种具有药物缓释功能金属假体。

背景技术：

骨水泥因其良好的可型性和生物兼容性而成为一种常用的骨科手术植入医用材料。骨水泥一般通过揉捏、挤压成形，最后逐渐固化，整个过程只有十几分钟。但骨水泥在成型的过程中产热量较大，这使得骨水泥不能运载一些对温度变化敏感的药物。此外，骨水泥虽然成型快速，但成型的好坏也与操作者的经验相关度非常大。

植入医疗钛合金因其良好的力学性能、耐腐蚀性能和生物兼容性在骨科植入材料领域具有良好的应用前景。结合现在已有的3d打印技术，可以术前制得满足患者需求的植入假体。随着植入医疗钛合金的进一步发展，实现集骨架代替和药物治疗一体化成为了植入医疗钛合金发展的趋势。

目前植入医疗钛合金表面载药主要采用缓释层技术，即以一定的方法在金属表面涂覆一层或多层缓释药物，从而达到缓释治疗的目的。但是这种方法在应用的时候存在着一些弊端。通过涂层结合的药物其释放速度直接取决于缓释层与金属基体的结合力，采用化学键连接法结合的缓释层结合力稳定，但这种结合方式通常会导致药物释放缓慢，甚至停止释放。而采用电荷吸附结合法形成的缓释层与金属基体结合为简单的物理结合，结合力过于薄弱，这使得缓释层容易过早脱离假体发生爆释现象。

目前，金属假体的载药量受限于金属假体的表面积相关，在有些较小的假体上难以实现大量的载药，因而有时无法满足需大剂量用药患者的需求。

基于上述现状，现亟需一种能实现药物缓释且能大量载药的金属假体，从而解决上述问题，实现长期稳定给药的目的。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种具有药物缓释功能金属假体，该金属假体在提供固定支撑作用的同时还具备药物缓释的功能，且药物缓释速度均匀、作用时间长。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种具有药物缓释功能金属假体，所述金属假体的表面均匀分布有载药微孔，所述载药微孔内充满有缓释制剂，所述金属假体上还设有将所述载药微孔覆盖的明胶薄膜。

具体的，所述载药微孔的底部呈半球形。

具体的，所述载药微孔呈圆柱形或树枝形。

具体的，所述载药微孔的深度控制在2000-8000μm。

具体的，所述缓释制剂为利福平和明胶的混合物。

一种具有药物缓释功能金属假体制作方法，包括如下步骤：

步骤一、采用医用金属材料，利用3d打印技术制备金属假体，制作的金属假体的表面均匀分布有载药微孔；

步骤二、将利福平加入到明胶水溶液中，搅拌混合，并离心干燥造粒后，得缓释制剂；

步骤三、将缓释制剂置于纯水中并搅拌，得悬浊液；然后将悬浊液乳化，得缓释制剂乳化液；接着将金属假体浸入缓释制剂乳化液中，取出静置后抛光去除表面多余缓释制剂，只保留缓释孔内缓释制剂，重浸入多次后，最后在金属假体表面涂覆明胶，形成将载药微孔封闭的明胶薄膜。

具体的，金属假体制备完成后需在丙酮溶液中超声清洗15分钟，然后浸入30％过氧化氢溶液中6-24小时，取出后再70％酒精溶液超声清洗15分钟，以去除金属假体表面残余污渍，获得洁净的金属假体。

具体的，步骤二的具体过程为：

将明胶加入到40～60℃高纯水中，以400～600rpm的速度搅拌10～40分钟，配制成质量浓度为10～30％的明胶水溶液；

然后向明胶水溶液加入一定含量的利福平并在40～60℃的温度下以400～600rpm的转速搅拌5～30分钟得到混合溶液；

将上述混合溶液放入离心干燥机中进行离心干燥造粒，离心干燥机的喷雾盘直径为200～340mm，转速8000～15000rpm，经离心干燥造粒后得到颗粒大小均匀且粒度为500～2000#的缓释制剂。

具体的，步骤三中纯水的温度控制在30～50℃，悬浊液中缓释制剂质量浓度控制在30～50％，由于悬浊液中缓释制剂并未充分溶解于液体中，故进一步将悬浊液进行乳化处理，同时乳化液有利于缓释制剂在金属假体上的均匀吸附；悬浊液乳化时高切乳化机转速控制在8000～15000rpm。

具体的，步骤三中金属假体浸入时，缓释制剂乳化液温度控制在30～50℃，该温度下缓释制剂乳化液可以保持良好的活性，有利于缓释制剂在金属假体上的均匀吸附；浸入时间为30min，静置时间为15min，浸入时间和静置时间过段会使吸附效率降低，大量增加浸入次数，浸入时间多长则会造成前后吸附的缓释制剂载药浓度存在差异；浸入次数控制在3～8次，以在金属假体的载药孔内获得浓度均匀且填充饱满的缓释制剂。

医用金属材料可以采用ti-6al-4v、ti-13nb-13zr、ti-16nb-9.5hf、ti-15zr-4nb-ata-0.2pd-0.20～0.05n、ti-15sn-4nb-2ta-0.2pd或ti-15sn-4nb-2ta-0.2pd-0.20。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果在于：

1、本实用新型表面载药微孔的设计使得金属假体在保持良好的力学性能的同时增加了药物缓释的功能，载药微孔的设计也避免了缓释制剂吸附于金属表面结合不稳定易造成爆释的现象。

2、利用3d打印技术完成金属假体的制作，3d打印技术可以根据采集到的患者数据信息进行精准的数字建模并模拟手术和实际应用，可以有效地提高假体对植入机体的适应性，减小手术带来的风险和副作用。利用3d打印技术可以精确定位载药微孔的位置，实现药物的定位释放。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1金属假体结构示意图；

图2为实施例2金属假体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，在本实施例中，金属假体的表面均匀分布有载药微孔4，其中，金属假体1提供与患者契合的假体结构和力学性能，载药微孔4用于运载和释放缓释药物，载药微孔4为圆柱形孔体，载药微孔4的孔深5000μm，孔底呈半球形，半球型孔底可避免药物沉积于载药微孔4的底部，使载药的利用率提高。

本申请实施例具有药物缓释功能金属假体的制作过程如下：

金属假体制造：金属假体采用3d打印技术完成，3d打印采用ti-6al-4v外科植入医疗钛合金粉末作为原材料。3d打印根据采集到的患者数据信息进行精准的数字建模，从而达到与患者良好匹配的目的。

金属假体1制备完成后需在丙酮溶液中超声清洗15分钟，然后浸入30％过氧化氢溶液中24小时，取出后再70％酒精溶液超声清洗15分钟。

缓释制剂制备：缓释制剂2由利福平和明胶混合组成，将目标药物与缓释载体先进行结合可以增加缓释的效果的同时达到保护目标药物的目的，此外还能使目标药物顺利进入载药微孔4。将明胶加入到50℃高纯水中，以50rpm的速度搅拌20分钟，配制成质量浓度为30％的明胶水溶液。然后向上述所得明胶水溶液加入一定含量的利福平并在45℃的温度下以450rpm的转速搅拌20分钟得到混合溶液。将上述得到的混合溶液放入离心干燥机中进行离心干燥造粒，离心干燥机的喷雾盘直径为330mm，转速8000rpm。经离心干燥造粒后得到粒度为1000-1500#的缓释制剂2。

缓释制剂2与金属假体1结合：先缓释制剂2置于45℃的纯水中并机械搅拌成缓释制剂2质量含量为35％的悬浊液，然后见悬浊液倒入高切乳化机中制备缓释制剂2乳化液，高切乳化机转速为12000rpm。最后将所述金属假体1浸入50℃放入缓释制剂2乳化液中20min，取出静置15min后机械抛光去除表面缓释制剂2，保留缓释孔内缓释制剂2，重复次数5次，最后在表面涂覆明胶薄膜3，避免药物提前释放或脱落。

实施例2

如图2所示，与实施例1所不同的是，在本实施例金属假体上的载药微孔4呈树枝形。

本申请实施例具有药物缓释功能金属假体的制作过程如下：

金属假体制作：金属假体采用3d打印技术完成，3d打印采用ti-16nb-9.5hf外科植入医疗钛合金粉末作为原材料。3d打印根据采集到的患者数据信息进行精准的数字建模，从而达到与患者良好匹配的目的。

金属假体1制备完成后需在丙酮溶液中超声清洗15分钟，然后浸入30％过氧化氢溶液中8小时，取出后再70％酒精溶液超声清洗15分钟。

缓释制剂2制作：缓释制剂2由利福平和明胶混合组成。将目标药物与缓释载体先进行结合可以增加缓释的效果的同时达到保护目标药物的目的，此外还能使目标药物顺利进入树枝形载药孔5。将明胶加入到40℃高纯水中，以400rpm的速度搅拌20分钟，配制成质量浓度为25％的明胶水溶液。然后向上述所得明胶水溶液加入一定含量的利福平并在40～60℃的温度下以600rpm的转速搅拌10分钟得到混合溶液。将上述得到的混合溶液放入离心干燥机中进行离心干燥造粒，离心干燥机的喷雾盘直径为300mm，转速10000rpm。经离心干燥造粒后得到粒度为800-1200#的缓释制剂2。

缓释制剂2与金属假体1结合：先缓释制剂2置于50℃的纯水中并机械搅拌成缓释制剂2质量含量为40％的悬浊液，然后见悬浊液倒入高切乳化机中制备缓释制剂2乳化液，高切乳化机转速为10000rpm。最后将所述金属假体1浸入45℃放入缓释制剂2乳化液中30min，取出静置15min后机械抛光去除表面缓释制剂2，保留缓释孔内缓释制剂2，重复次数6次，最后在表面涂覆明胶薄膜3，避免药物提前释放或脱落。

本实用新型利用3d打印技术完成金属假体的制作，3d打印技术可以根据采集到的患者数据信息进行精准的数字建模并模拟手术和实际应用，可以有效地提高假体对植入机体的适应性，减小手术带来的风险和副作用。利用3d打印技术可以精确定位载药微孔的位置，实现药物的定位释放。

本实用新型表面载药微孔的设计使得金属假体在保持良好的力学性能的同时增加了药物缓释的功能，载药微孔的设计也避免了缓释制剂吸附于金属表面结合不稳定易造成爆释的现象。

上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。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。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。