人工骨、生物陶瓷及生物陶瓷制备方法与流程

本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种人工骨、生物陶瓷及生物陶瓷制备方法。

背景技术

在骨科领域中，由于严重创伤、骨肿瘤及骨髓炎等多种原因所致的骨缺损十分常见。

常用的骨修复材料包括自体骨、同种异体骨、异种异体骨和多孔生物陶瓷人工骨。自体骨增加了患者的创伤和痛苦；同种异体骨和异种异体骨会存在排异反应及潜在致病性等问题。因此,多孔生物陶瓷人工骨替代材料移植修复骨缺损成为医学重点。

目前，多孔生物陶瓷人工骨是指可以替代人体骨或者修复骨组织缺损的人工生物材料。生物陶瓷的制备大多都是用水将陶瓷粉体调制成浆料，然后再通过模具成型的工艺。由于水与陶瓷粉体调制成的浆料凝固效率较低，如果等陶瓷坯体干燥固化后再脱模，则模具的利用率较低，如果在浆料注入模具后立即脱模，在重力的作用下，陶瓷坯体高处的浆料会流往陶瓷坯体的低处，造成浆料流失，会导致陶瓷坯体中的浆料分布不均匀的情况，并且，由于浆料未固化，使得陶瓷坯体的强度较低，使得其在转移过程中很容易发生断裂或变形，影响生物陶瓷的性能，且会对后期加工带来困扰，使得后续加工工序的困难度提高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种生物陶瓷制备方法，以提高模具使用效率，确保生物陶瓷性能，方便后续加工工序进行。本发明还提供了一种人工骨及生物陶瓷。

本发明提供如下技术方案：

一种生物陶瓷制备方法，包括：

将陶瓷粉料加入到烷烃溶剂中混合，形成陶瓷浆料，所述烷烃溶剂包括长链烷烃、支链烷烃、长链烃类混合物或支链烃类混合物；

将所述陶瓷浆料导入模具中，待所述陶瓷浆料凝固后形成陶瓷坯体，将所述陶瓷坯体由所述模具中取出；

对所述陶瓷坯体进行烧结，制备出生物陶瓷。

本发明还提供了一种生物陶瓷材料，应用如上述任一项所述的生物陶瓷制备方法制备而成。

本发明还提供了一种人工骨，应用如上所述的生物陶瓷材料制作而成。

本发明提供的生物陶瓷制备方法，通过使用烷烃溶剂作为制作浆料的溶剂，方便了陶瓷浆料在固态和流体之间的转换，省去了传统工艺中陶瓷浆料干燥的时间，仅需陶瓷浆料中的烷烃溶剂凝固即可实现陶瓷浆料的凝固，进而形成结构稳定的陶瓷坯体，以便于将陶瓷坯体由模具中取出，提高了模具的使用效率；并且，烷烃溶剂凝固后的陶瓷坯体结构稳定，有效确保了陶瓷坯体的强度，避免陶瓷坯体在转移的过程中、断裂或变形，有效确保了生物陶瓷的性能，方便后续加工工序的进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的生物陶瓷制备方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的造孔剂制备方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种生物陶瓷制备方法，以提高模具使用效率，确保生物陶瓷性能，方便后续加工工序进行。本发明还提供了一种人工骨及生物陶瓷。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例提供了一种生物陶瓷制备方法，包括步骤：

s100：混合，将陶瓷粉料加入到烷烃溶剂中混合，形成陶瓷浆料，烷烃溶剂为长链烷烃、支链烷烃、长链烃类混合物或支链烃类混合物；

由于烷烃溶剂为长链烷烃、支链烷烃、长链烃类混合物或支链烃类混合物，长链烷烃、支链烷烃、长链烃类混合物或支链烃类混合物在常温状态下为固态，并且，熔点较低。使得烷烃溶剂制备较为容易，仅需确保对长链烷烃、支链烷烃、长链烃类混合物或支链烃类混合物的固态结构进行加热即可形成烷烃溶剂。

s200制备，将陶瓷浆料导入模具中，待陶瓷浆料凝固后形成陶瓷坯体，将陶瓷坯体由模具中取出；

s300烧结，对陶瓷坯体进行烧结，制备出生物陶瓷；

在此过程中，陶瓷坯体中由烷烃溶剂制作的浆料在烧结后，会在产品中形成大量不规则的蜂窝状孔隙，有利于人体细胞在材料内生长、分化和繁殖，有效发挥了骨传导的作用，对骨长入及引导新骨的生成，具有极大地促进作用。

本发明实施例提供的生物陶瓷制备方法，通过使用烷烃溶剂作为制作浆料的溶剂，方便了陶瓷浆料在固态和流体之间的转换，省去了传统工艺中陶瓷浆料干燥的时间，仅需陶瓷浆料中的烷烃溶剂凝固即可实现陶瓷浆料的凝固，进而形成结构稳定的陶瓷坯体，以便于将陶瓷坯体由模具中取出，提高了模具的使用效率；并且，烷烃溶剂凝固后的陶瓷坯体结构稳定，有效确保了陶瓷坯体的强度，避免陶瓷坯体在转移的过程中、断裂或变形，有效确保了生物陶瓷的性能，方便后续加工工序的进行。

可以理解的是，在陶瓷坯体烧结后，烷烃溶剂气化，在陶瓷坯体中形成大量不规则的蜂窝状孔隙，有利于人体细胞在材料内的生长、分化和繁殖，更能发挥骨传导作用，对骨长入及引导新骨生成由极大的促进作用。

本发明实施例提供的陶瓷粉料为包含纯磷酸三钙、掺杂磷酸三钙、纯羟基磷灰石、掺杂羟基磷灰石、磷酸三钙和羟基磷灰石复合、碳酸钙、掺杂碳酸钙、硫酸钙、掺杂硫酸钙、氧化铝、掺杂氧化铝、氧化锆、掺杂氧化锆、氧化铝和氧化锆复合及镁铝尖晶石中的一种或几种物质的混合物。

进一步地，步骤s100混合中还包括：将添加剂加入陶瓷浆料，添加剂用于改善陶瓷粉料在烷烃溶剂中分散性。通过添加剂，改善陶瓷粉料在烷烃溶剂中的分散性，使得陶瓷粉料能够均匀的分散在烷烃溶剂中，避免出现分层现象，有效提高了混合均匀度。

其中，添加剂可以在陶瓷粉料与烷烃溶剂的混合过程中添加，也可以提前添加于烷烃溶剂中。

在本实施例中，添加剂包括轻油、重油、多元醇或多元酯。也可以采用其他类型的添加剂，仅需能够改善陶瓷粉料在烷烃溶剂中的分散性即可。

进一步地，步骤s100混合中还包括：添加造孔剂。将陶瓷粉料加入到烷烃溶剂中混合，形成陶瓷浆料之后，添加造孔剂。通过在陶瓷浆料中添加造孔剂，以便于在生物陶瓷中造孔，进一步有利于人体细胞在材料内的生长、分化和繁殖。

如图2所示，为了避免造孔剂在烧结过程中产生有毒有害气体，本发明实施例提供的生物陶瓷制备方法中，造孔剂制备方法包括步骤：

s2：碳化，将天然物质进行碳化处理，形成碳化处理物质，碳化处理物质中包含能够经过高温烧结气化的碳化物；

自然界中广泛存在多种天然物质，其中包含有机物质，有机物质在经过高温碳化后，有机物质被完全破坏，使得碳化后的天然物质形成碳化处理物质，碳化处理物质中包含碳化物，碳化物经过高温烧结后，会变成气体排出。

s3：造粒，对碳化处理物质进行造粒，形成造孔剂。

上述碳化处理物质形成的造孔剂颗粒，经过高温烧结后其中的碳化物会变成气体排出。

通过上述造孔剂制备方法，应用天然物质进行碳化处理后形成造孔剂颗粒，造孔剂颗粒在高温烧结过程中，碳化物会变成气体排出，不会产生塑料颗粒烧结过程中产生的有毒有害气体，有效降低了操作人员在造孔剂制备过程中所受到的健康危害，并且，降低了对环境的污染。

进一步地，步骤s2碳化之前还包括步骤：s1清理，将天然物质清洗去杂并烘干。通过上述设置，去除了天然物质中的杂质，有效降低了造孔剂颗粒中的杂质。

本发明实施例提供的造孔剂制备方法中，步骤s3造粒之后还包括步骤：s4筛分，将造孔剂颗粒根据需要进行筛分。其中，筛分操作可以选取不同型号的分样筛进行筛分，也可以应用其他装置进行筛分。

通过对造孔剂颗粒进行筛分，同种尺寸的造孔剂颗粒进行集聚，以便于应用于其适用的结构中。

其中，天然物质的类型可以为多种。

其中一种实施方式中，天然物质为米类或豆类物质。米类或豆类为颗粒状天然物质。

另一种实施方式中，天然物质为木材或草茎物质。木材或草茎为非颗粒状天然物质。

为了确保碳化效果，步骤s2碳化之前还包括步骤：加工，天然物质为非颗粒状天然物质时，将天然物质加工为颗粒状天然物质。在天然物质为非颗粒状的天然物质时，通过人为加工成型为颗粒状天然物质，以便于后续工序(碳化及造粒)的操作。

在天然物质为非颗粒状天然物质中，非颗粒状天然物质为木材或草茎。

进一步地，步骤加工中，天然物质为颗粒状天然物质时，则无需加工。即，无需将天然物质加工为颗粒状天然物质，直接应用天然物质进行后续工序(碳化及造粒)即可。

在天然物质为颗粒状天然物质中，颗粒状天然物质可以为米类或豆类。如大米、小米、黄米、黄豆、绿豆及红豆等。

在本实施例中，步骤s2碳化中，碳化温度为120℃—600℃。

同样地，在本实施例中，步骤s3造粒中，造孔剂颗粒的粒径为10μm-5000μm。

进一步地，碳化处理物质还包含可供人体吸收的无机盐及微量元素。在造孔剂颗粒在高温烧结过程中，碳化物会变成气体排出后，碳化处理物质中的无机盐及微量元素会附着在产品(如多孔生物陶瓷)中，缓慢的被人体吸收，促进了人体骨骼生长。

优选地，烷烃溶剂的熔点为30℃-300℃。通过上述设置，方便了烷烃溶剂的熔化，进一步方便了陶瓷浆料的制备及陶瓷浆料的凝固操作。当然，不排除选用其他熔点的烷烃溶剂。

进一步地，步骤s200制备之前还包括步骤：加热，对模具进行加热；步骤s200制备中，将陶瓷浆料导入加热后的模具中。通过对模具进行加热，降低了陶瓷浆料导入模具时的凝固速度，进而提高了陶瓷浆料在模具中的流动性，确保了陶瓷坯体的成型效果。

优选地，步骤s200制备中还包括：将陶瓷浆料导入模具中后，通过风冷或水冷方式对陶瓷浆料进行冷却，使陶瓷浆料凝固。通过风冷或水冷方式对陶瓷浆料进行冷却，有效提高了陶瓷浆料的凝固效率。

在本实施例中，模具包括注射成型模具或模压成型模具。也可以应用其他类型的模具，在此不再一一累述且均在保护范围之内。

本发明实施例还包括一种生物陶瓷材料，应用如上述任一种生物陶瓷制备方法制备而成。由于应用上述生物陶瓷制备方法具有上述技术效果，由上述生物陶瓷制备方法制备而成的生物陶瓷材料也应具有同样的技术效果，在此不再一一累述。

本实施例中，生物陶瓷材料的制备方法如下：

s100：将陶瓷粉料加入到烷烃溶剂中混合，形成陶瓷浆料，烷烃溶剂为长链烷烃、支链烷烃、长链烃类混合物或支链烃类混合物。

其中，优选石蜡(固体烷烃，47℃～64℃熔化)或其它在常温为固态且熔点较低的烷烃溶剂。将该烷烃溶剂作为制作浆料的溶剂。通过上述设置，可以方便的使浆料在固态与流体之间转换。与传统工艺相比，省去了干燥时间，进而提升了模具的使用效率。

步骤s100混合中还包括：将添加剂加入陶瓷浆料，添加剂用于改善陶瓷粉料在烷烃溶剂中分散性。

其中，陶瓷粉料加入到融化的石蜡或其它熔点合适的烷烃溶剂中，会出现严重的分层现象，陶瓷粉料沉淀在底部，需要持续进行搅拌，很难完全分散。通过添加由轻油、重油、多元醇或多元酯形成的添加剂，使陶瓷粉料能够均匀地分散在石蜡或其它熔点合适的烷烃溶剂中。

进一步地，s100混合中还包括：添加造孔剂。

本实施例中，采用碳化后的小米作为造孔剂。小米是一种营养丰富的天然食品，其中含有大量对人体有益的微量元素，如钾、钠、镁、铁、锌、铜及硒等。小米经过高温碳化后，有机物质被完全破坏，留下微量元素形成的无机盐及碳化物。

s200制备，将陶瓷浆料导入模具中，待陶瓷浆料凝固后形成陶瓷坯体，将陶瓷坯体由模具中取出。

本实施例中，将模具加热至30℃至200℃，将混合好的陶瓷浆料趁热导入模具中，使得陶瓷浆料在模具中充分分布。待石蜡或其它熔点合适的烷烃溶剂凝固后取出，即可得到相应的坯体。

s300烧结，对陶瓷坯体进行烧结，通过烧结，陶瓷坯体中由烷烃溶剂制作的浆料在烧结后，会在产品中形成大量不规则的蜂窝状孔隙，有利于人体细胞在材料内生长、分化和繁殖，有效发挥了骨传导的作用，对骨长入及引导新骨的生成，具有极大地促进作用。并且，碳化小米中的碳化物经过高温烧结后，会变成气体排出，微量元素则会附着在陶瓷粉料形成的产品(生物陶瓷)中，缓慢的被人体吸收，促进骨骼生长。

本发明实施例还包括一种人工骨，应用如上的生物陶瓷材料制作而成。由于应用上述生物陶瓷材料具有上述技术效果，由上述生物陶瓷材料制作而成的人工骨也应具有同样的技术效果，在此不再一一累述。

其中，人工骨可以为颗粒型人工骨、条块型人工骨及其他形状的人工骨。上述人工骨可以直接由模具加工而成，即，通过生物陶瓷材料中的模具选取，直接完成人工骨的加工。也可以为外界加工而成，即，通过对生物陶瓷材料的切削及打磨，一定程度上改变生物陶瓷材料的形状，完成人工骨的加工。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。