高强度人工骨骼材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了高强度人工骨骼材料，由下列重量份的原料制成：聚乙烯50‑60份、二甲基丙烯酸氨基甲酸酯基质45‑55份、甲基丙烯酸酯40‑50份、二叔丁基过氧化物35‑45份、聚乙烯吡咯烷酮25‑35份、乙酰柠檬酸三丁酯20‑25份、乙烯基硅油18‑22份、丙三醇15‑20份、冰醋酸10‑12份、双马来酰胺酸9‑12份、硅灰石粉6‑8份、纳米二氧化钛6‑8份、质子化壳聚糖5‑7份、稳定剂3‑5份、偶联剂3‑5份。制备而成的高强度人工骨骼材料,其机械强度优异、生物相容性好，能够满足行业的需要。同时，还公开了这种高强度人工骨骼材料的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物新材料领域，特别涉及一种高强度人工骨骼材料及其制备方法。
技术介绍
骨是一种的天然复合材料。其主要由具有分级结构的胶原纤维和纳米羟基磷灰石构成。临床上由于创伤、感染、骨肿瘤等造成的承重部位骨缺损十分常见，针对这类缺损的修复，开发出与人骨刚度相匹配的医用植入材料一直是生物医用界孜孜以求的目标。目前，已涉及的骨植入材料有(1)生物惰性材料：如金属、惰性陶瓷、碳材料、医用高分子；(2)生物活性材料：如生物玻璃、玻璃陶瓷、磷酸钙等。(3)生物活性复合材料：如生物活性涂层复合材料、晶须、颗粒或纤维增强生物活性陶瓷复合材料。然而这些材料在机械性能和生物活性方面均存在各自的缺陷。钛合金材料的弹性模量为人体骨的4～10倍，临床应用中存在应力遮挡现象，不利于骨修复。碳纤维材料易在表面产生磨屑，引发修复部位的组织炎症反应，影响修复效果。此外，钛合金、聚醚醚酮、碳纤维等材料的生物相容性均取决于它们的生物惰性，它们并不具备与人体天然骨组织形成骨性结合的生物活性，而是作为永久植入体使用，不参与人体的新陈代谢，最终作为异物存在于体内，因而长期修复效果不理想。生物医用材料，又称生物新材料，是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官或增进其功能的一类高技术新材料，可以是天然的，也可以是合成的，或是它们的复合。该类材料主要用于人体软、硬组织修复体、人工器官、人造血管、接触镜、膜材、粘接剂和管腔制品等方面。近年来已经有研究将生物医用材料用于制造人工骨骼，并取得了一定的效果。然而其在机械强度、对人体致敏性、刺激性等方面还有不少缺陷。因此，研制出一种能够克服上述缺陷的人工骨骼材料就显得尤为重要。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高强度人工骨骼材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的高强度人工骨骼材料，其机械强度优异、生物相容性好，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：高强度人工骨骼材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：聚乙烯50-60份、二甲基丙烯酸氨基甲酸酯基质45-55份、甲基丙烯酸酯40-50份、二叔丁基过氧化物35-45份、聚乙烯吡咯烷酮25-35份、乙酰柠檬酸三丁酯20-25份、乙烯基硅油18-22份、丙三醇15-20份、冰醋酸10-12份、双马来酰胺酸9-12份、硅灰石粉6-8份、纳米二氧化钛6-8份、质子化壳聚糖5-7份、稳定剂3-5份、偶联剂3-5份。优选地，所述稳定剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、氧化钙中的一种或几种。优选地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、铝锆酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或几种。所述的高强度人工骨骼材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将甲基丙烯酸酯、二叔丁基过氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、乙酰柠檬酸三丁酯、乙烯基硅油、丙三醇、冰醋酸、双马来酰胺酸混合，通入CO2熏蒸3-7min，然后将经熏蒸的物料加入超声波乳化分散器中，再加入物料两倍质量的浓度为3%的NaOH溶液，在超声频率为20-35kHz的条件下超声分散20min，得到超声处理混合液；（3）将硅灰石粉、纳米二氧化钛、质子化壳聚糖倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入等质量的80%乙醇溶液进行湿法球磨，球磨速度为350转/秒，球磨时间为3-4h,随后将混合粉体放入真空干燥箱中于80℃条件下烘干，得到粉末状干混物；（4）将步骤（2）的超声处理混合液和步骤（3）的粉末状干混物注入密炼炉中，再加入聚乙烯、二甲基丙烯酸氨基甲酸酯基质、稳定剂、偶联剂，边搅拌边加热至350-400℃，反应35-45分钟，反应结束后注入喷雾干燥塔进行干燥处理，得到颗粒状物料；(5)将得到的颗粒状物料注入双螺杆挤出机中，挤出、压模塑形，冷却后经辐照灭菌后密封包装得到成品。优选地，所述干燥塔进口温度为820-960℃，出口温度为180-220℃。优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为380-400r/min，挤出温度为260-280℃。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：（1）本专利技术的高强度人工骨骼材料以聚乙烯、二甲基丙烯酸氨基甲酸酯基质、甲基丙烯酸酯、二叔丁基过氧化物、聚乙烯吡咯烷酮为主要成分，通过加入乙酰柠檬酸三丁酯、乙烯基硅油、丙三醇、冰醋酸、双马来酰胺酸、硅灰石粉、纳米二氧化钛、质子化壳聚糖、稳定剂、偶联剂，辅以CO2熏蒸、超声乳化分散、研磨、球磨、密炼、螺杆挤出等工艺，使得制备而成的高强度人工骨骼材料，其机械强度优异、生物相容性好，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。（2）本专利技术的高强度人工骨骼材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1（1）按照重量份称取聚乙烯50份、二甲基丙烯酸氨基甲酸酯基质45份、甲基丙烯酸酯40份、二叔丁基过氧化物35份、聚乙烯吡咯烷酮25份、乙酰柠檬酸三丁酯20份、乙烯基硅油18份、丙三醇15份、冰醋酸10份、双马来酰胺酸9份、硅灰石粉6份、纳米二氧化钛6份、质子化壳聚糖5份、硬脂酸锌3份、硅烷偶联剂3份；（2）将甲基丙烯酸酯、二叔丁基过氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、乙酰柠檬酸三丁酯、乙烯基硅油、丙三醇、冰醋酸、双马来酰胺酸混合，通入CO2熏蒸3min，然后将经熏蒸的物料加入超声波乳化分散器中，再加入物料两倍质量的浓度为3%的NaOH溶液，在超声频率为20kHz的条件下超声分散20min，得到超声处理混合液；（3）将硅灰石粉、纳米二氧化钛、质子化壳聚糖倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中，加入等质量的80%乙醇溶液进行湿法球磨，球磨速度为350转/秒，球磨时间为3h,随后将混合粉体放入真空干燥箱中于80℃条件下烘干，得到粉末状干混物；（4）将步骤（2）的超声处理混合液和步骤（3）的粉末状干混物注入密炼炉中，再加入聚乙烯、二甲基丙烯酸氨基甲酸酯基质、硬脂酸锌、硅烷偶联剂，边搅拌边加热至350℃，反应35分钟，反应结束后注入喷雾干燥塔进行干燥处理，干燥塔进口温度为820℃，出口温度为180℃，得到颗粒状物料；(5)将得到的颗粒状物料注入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的螺杆转速为380r/min，挤出温度为260℃，挤出、压模塑形，冷却后经辐照灭菌后密封包装得到成品。制得的高强度人工骨骼材料的性能测试结果如表1所示。实施例2（1）按照重量份称取聚乙烯55份、二甲基丙烯酸氨基甲酸酯基质50份、甲基丙烯酸酯45份、二叔丁基过氧化物40份、聚乙烯吡咯烷酮30份、乙酰柠檬酸三丁酯22份、乙烯基硅油20份、丙三醇18份、冰醋酸11份、双马来酰胺酸10份、硅灰石粉7份、纳米二氧化钛7份、质子化壳聚糖6份、硬脂酸钙4份、铝锆酸酯偶联剂4份；（2）将甲基丙烯酸酯、二叔丁基过氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、乙酰柠檬酸三丁酯、乙烯基硅油、丙三醇、冰醋酸、双马来酰胺酸混合，通入CO2熏蒸5min，然后将经熏蒸的物料加入超声波乳化分散器中，再加入物料两倍质量的浓度为3%的NaOH溶液，在超声频率为30kHz的条件下超声分散20min，得到超声处理混合液；（3）将硅灰石粉、纳米二氧化钛、质子化壳聚糖倒入研钵中研磨混合均匀，再将该混合粉末加到球磨机中本文档来自技高网...

【技术保护点】
高强度人工骨骼材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：聚乙烯50‑60份、二甲基丙烯酸氨基甲酸酯基质45‑55份、甲基丙烯酸酯40‑50份、二叔丁基过氧化物35‑45份、聚乙烯吡咯烷酮25‑35份、乙酰柠檬酸三丁酯20‑25份、乙烯基硅油18‑22份、丙三醇15‑20份、冰醋酸10‑12份、双马来酰胺酸9‑12份、硅灰石粉6‑8份、纳米二氧化钛6‑8份、质子化壳聚糖5‑7份、稳定剂3‑5份、偶联剂3‑5份。

【技术特征摘要】
1.高强度人工骨骼材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：聚乙烯50-60份、二甲基丙烯酸氨基甲酸酯基质45-55份、甲基丙烯酸酯40-50份、二叔丁基过氧化物35-45份、聚乙烯吡咯烷酮25-35份、乙酰柠檬酸三丁酯20-25份、乙烯基硅油18-22份、丙三醇15-20份、冰醋酸10-12份、双马来酰胺酸9-12份、硅灰石粉6-8份、纳米二氧化钛6-8份、质子化壳聚糖5-7份、稳定剂3-5份、偶联剂3-5份。2.根据权利要求1所述的高强度人工骨骼材料，其特征在于：所述稳定剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、氧化钙中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的高强度人工骨骼材料，其特征在于：所述偶联剂选自硅烷偶联剂、铝锆酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或几种。4.根据权利要求1～3任一所述的高强度人工骨骼材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将甲基丙烯酸酯、二叔丁基过氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、乙酰柠檬酸三丁酯、乙烯基硅油、丙三醇、冰醋酸、双马来酰胺酸混合，通入CO2熏蒸3-7min，然后将经熏蒸的物料加入超声波乳化分散器中，再加入物料两倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：何仁英，
申请(专利权)人：何仁英，
类型：发明
国别省市：湖北;42