一种利用生物玻璃增强硫酸钙骨支架抗瓦解性能的方法技术

本发明专利技术在选择性激光烧结制备硫酸钙骨支架过程中，利用45S5生物玻璃作为粘结剂，克服了硫酸钙易瓦解的缺点，并进一步提高了其力学性能；利用45S5生物玻璃对晶粒表面的包裹作用，抑制硫酸钙的降解速度，从而达到延缓降解的目的；利用45S5生物玻璃易于与自然骨键合的特点，诱导硫酸钙表面类骨磷灰石层的形成，促进细胞外响应。本发明专利技术方法：一、颗粒的分散；二、材料的混合；三、选择性激光烧结。该方法具有制备工艺简单、操作方便、成本低廉、产品性能良好、技术参数容易控制的特点。

Method for strengthening disintegrating performance of calcium sulfate bone scaffold by using biological glass

The present invention in selective laser sintering preparation of calcium sulfate bone scaffold in the process of using 45S5 as a binder of bioactive glass, overcomes the disadvantages of easy disintegration of calcium sulfate, and further improve its mechanical properties; coating effect using 45S5 bioactive glass on the grain surface, inhibiting the degradation speed of calcium sulfate, so as to achieve the purpose of delaying degradation; easy and natural bone bonding with 45S5 bioactive glass, induce the formation of calcium sulfate bone like apatite, promote cell response. The method of the invention is as follows: 1. Dispersion of particles; two. Mixing of materials; three. Selective laser sintering. The method has the characteristics of simple preparation process, convenient operation, low cost, good product performance and easy control of technical parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种利用生物玻璃增强硫酸钙骨支架抗瓦解性能的方法
本专利技术涉及一种在采用选择性激光烧结制备硫酸钙骨支架过程中，利用45S5生物玻璃来提高硫酸钙陶瓷抗瓦解性能，同时进一步提高其机械和生物学性能的方法，属于骨组织工程领域。
技术介绍
硫酸钙是一种生物相容性好，可降解的潜在的生物材料，已有100多年的生物医用材料应用历史。以往研究表明硫酸钙具有良好的生物相容性、骨传导性、体内能够完全降解、对周围组织没有炎症及异物刺激作用，并且还具有潜在的骨诱导性，其诱导机制与硫酸钙溶解过程中导致局部微环境pH值下降有关。而目前硫酸钙具有骨传导作用、促进血管和成骨细胞的长入也得到普遍认可。然而纯硫酸钙主要存在易瓦解、降解速度过快和机械强度不足等缺点，如在体内完全降解吸收时间仅为6-8周，远大于新骨生长速率。并且硫酸钙的生物活性较低，使得它无法在治疗的早期与骨组织发生键合，影响了它的骨修复效果。国内外很多学者将硫酸钙与其它材料进行复合，以弥补其降解速度过快的劣势。如将硫酸钙与高分子材料(明胶，胶原，壳聚糖，聚乳酸等)和无机材料(羟基磷灰石、硅酸钙等)复合。45S5生物玻璃(成份：Na2O24.5wt％，CaO24.5wt％，P2O56.0wt％，SiO245wt％)植入生物体内后能够与自然骨牢固地结合在一起，如在体液环境中，从其表面溶出Na+，玻璃表面就生成富SiO2凝胶层，生物玻璃溶解形成表面带负电荷的Si-OH的功能基团来诱导类骨磷灰石层的形成，从而与生物体的骨组织发生键合，硅溶胶层和在其表面形成的碳酸羟基磷灰石层具有高表面积，适合吸附大量的生物分子，从而促进细胞外响应。更重要的是它的转变温度在1060℃左右，烧结时在激光的高温下能发生部份熔化，通过毛细管作用分布在硫酸钙颗粒之间，凝固后能作为粘结剂的作用防止基体瓦解，而包裹在材料晶体表面也能延长材料的降解速度。综上所述：本专利技术选择性能较优的硫酸钙作为基体材料，外加45S5生物玻璃粉末，利用选择性激光烧结制备硫酸钙基骨支架，以期利用45S5生物玻璃作为粘结剂解决硫酸钙骨支架易瓦解的问题，同时提升其生物活性和降解性能。
技术实现思路
本专利技术通过对选择性激光烧结制备硫酸钙骨支架过程中利用45S5生物玻璃来提高硫酸钙陶瓷抗瓦解性能，利用45S5生物玻璃作为粘结剂，克服了硫酸钙易瓦解、降解速度快和机械强度不足等缺点。本专利技术实施方案包括：(1)颗粒的分散：将硫酸钙粉末缓慢加入无水酒精中，边加入边搅拌，配置体积分数为3％的悬浮液，超声搅拌均匀；以无水酒精为分散剂，其用量为要分散的45S5生物玻璃粉末质量的2％，超声搅拌均匀，得到分散性能良好的45S5生物玻璃悬浮液；(2)材料的混合：按一定体积百分比将硫酸钙悬浮液、45S5生物玻璃悬浮液进行混合，超声搅拌均匀后装入球磨桶，再在球磨机上混合球磨，经真空干燥、过筛，得到混合均匀的原料粉末；(3)选择性激光烧结：将混合好的原料粉末装入选择性激光辅粉系统，采用氮气保护，在激光光斑直径为1mm，铺粉厚度为0.1-0.2mm，激光功率为8.75W，扫描速度为100mm/min进行烧结制备。所述的硫酸钙悬浮液和45S5生物玻璃悬浮液的体积百分比为90∶10。所述的悬浮液混合干燥后的球磨时间为24～48小时。本专利技术优点如下：1、利用45S5生物玻璃作为粘结剂，克服了硫酸钙易瓦解的缺点，并进一步提高了其力学性能。2、利用45S5生物玻璃对晶粒表面的包裹作用，抑制硫酸钙的降解速度，从而达到延缓降解的目的。3、利用45S5生物玻璃易于与自然骨键合的特点，诱导硫酸钙表面类骨磷灰石层的形成，促进细胞外响应。具体实施方式下面结合一个实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步描述，但本专利技术之内容并不局限于此。(1)颗粒的分散：将硫酸钙粉末100克缓慢加入900克无水酒精中，边加入边搅拌，配置质量分数为10％的悬浮液，超声搅拌均匀；以无水酒精为分散剂，其用量为要分散的45S5生物玻璃粉末质量的2％，超声搅拌均匀，得到分散性能良好的45S5生物玻璃悬浮液；(2)材料的混合：按体积百分比硫酸钙为90％悬浮液、45S5生物玻璃悬浮液进行混合，超声搅拌均匀后装入球磨桶，再在球磨机上混合24小时，经真空干燥、过筛，得到混合均匀的原料粉末；(3)选择性激光烧结：将混合好的原料粉末装入选择性激光辅粉系统，采用氮气保护，在激光光斑直径为1mm，铺粉厚度为0.1-0.2mm，激光功率为8.75W，扫描速度为100mm/min进行烧结制备。本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术提供了一种在采用选择性激光烧结制备硫酸钙骨支架过程中，利用45S5生物玻璃来提高硫酸钙陶瓷抗瓦解性能，同时进一步提高其机械和生物学性能的方法，其制备工艺为：(1)颗粒的分散：将硫酸钙粉末缓慢加入无水酒精中，边加入边搅拌，配置体积分数为3％的悬浮液，超声搅拌均匀；以无水酒精为分散剂，其用量为要分散的45S5生物玻璃粉末质量的2％，超声搅拌均匀，得到分散性能良好的45S5生物玻璃悬浮液；(2)材料的混合：按一定体积百分比将硫酸钙悬浮液、45S5生物玻璃悬浮液进行混合，超声搅拌均匀后装入球磨桶，再在球磨机上混合球磨，经真空干燥、过筛，得到混合均匀的原料粉末；(3)选择性激光烧结：将混合好的原料粉末装入选择性激光辅粉系统，采用氮气保护，在激光光斑直径为1mm，铺粉厚度为0.1‑0.2mm，激光功率为8.75W，扫描速度为100mm/min进行烧结制备。

【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种在采用选择性激光烧结制备硫酸钙骨支架过程中，利用45S5生物玻璃来提高硫酸钙陶瓷抗瓦解性能，同时进一步提高其机械和生物学性能的方法，其制备工艺为：(1)颗粒的分散：将硫酸钙粉末缓慢加入无水酒精中，边加入边搅拌，配置体积分数为3％的悬浮液，超声搅拌均匀；以无水酒精为分散剂，其用量为要分散的45S5生物玻璃粉末质量的2％，超声搅拌均匀，得到分散性能良好的45S5生物玻璃悬浮液；(2)材料的混合：按一定体积百分比将硫酸钙悬浮液、45S5生物玻璃悬浮液进行混合，超声搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅词俊，彭淑平，冯佩，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43