一种复合生物陶瓷粉及其制备的复合生物陶瓷人工骨和制备方法技术

本发明专利技术提供一种复合生物陶瓷粉及其制备的复合生物陶瓷人工骨和制备方法，所述复合生物陶瓷粉，包括煅烧骨粉和生物陶瓷粉，煅烧骨粉和生物陶瓷粉的质量比为1:(0.8～3)，生物陶瓷粉为β‑磷酸三钙、碳酸钙、硫酸钙硅酸钙和生物活性玻璃中的一种或多种，采用所述的复合生物陶瓷粉通过3D打印制备得到复合生物陶瓷人工骨。还可以在所述的复合生物陶瓷人工骨外表面上包覆引导骨再生膜。本发明专利技术采用复合生物陶瓷粉制备的人工骨不仅具有良好的生物相容性，能够有效促进骨愈合，而且还有一定硬度和强度，易于塑形。

【技术实现步骤摘要】
一种复合生物陶瓷粉及其制备的复合生物陶瓷人工骨和制备方法
本专利技术属于医疗
，涉及一种复合生物陶瓷粉及其制备的复合生物陶瓷人工骨和制备方法。
技术介绍
目前，肿瘤、伤残、缺陷等问题引起的大段骨缺损的修复重建一直是骨科的一项难题，而移植效果良好的自体骨具有取材有限、造成患者二次创伤等缺点；异体骨移植伴随着排斥及感染的问题，及异体骨存在着许多局限性；带血管蒂腓骨移植适合治疗大段骨缺损，但对其来源、术者操作及术后管理要求较高。化学加工制备的羟基磷灰石与人的骨矿物组成相似，其制备的人工骨已经广泛应用于骨缺损修复中。但是其内部通常无网络多孔结构，不利于细胞的生长增殖，同时其生物相容性欠佳。也有采用煅烧骨制备人工骨，用于骨缺损修复的，但是其强度较低。例如CN1644221公开的多孔材料与凝胶的复合材料及其应用，但是其制备的是可注射性凝胶产品，无支撑强度，无法满足大段骨的缺损修复。CN101954122A公开了具有预塑性天然骨修复材料的制备方法，是煅烧骨颗粒与骨胶原溶液混匀后，低温冻干制备，内部孔隙结构无法调控，孔隙连通率低，且强度较低，临床应用受限。CN103920193B公开了一种载生物活性因子的类骨陶瓷复合材料的制备方法，是加入生物活性因子，塑性干燥形成骨修复材料，内部孔隙结构无法调控，且强度较低，影响产品的临床使用效果。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种复合生物陶瓷粉及其制备的复合生物陶瓷人工骨和制备方法，解决了现有煅烧骨粉复合人工骨强度较低的问题，同时有效控制人工骨内部孔隙结构，使得其孔隙连通率可达到98％以上。本专利技术通过以下技术方案实现：一种复合生物陶瓷粉，按照质量份数计，包括煅烧骨粉和生物陶瓷粉，煅烧骨粉和生物陶瓷粉的质量比为1:(0.8～3)，生物陶瓷粉为β-磷酸三钙、碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙和生物活性玻璃中的一种或多种。一种复合生物陶瓷人工骨，采用所述的复合生物陶瓷粉制备得到。优选的，包括：(1)将煅烧骨粉、生物陶瓷粉和粘结剂混合均匀得到浆料，然后将浆料装入料筒中，再进行脱泡得到均匀的打印浆料；根据患者骨缺损部位的CT数据，得到人工骨三维模型；(2)采用打印浆料，并根据人工骨三维模型，利用生物陶瓷3D打印机打印得到复合生物陶瓷人工骨，对打印完成的复合生物陶瓷人工骨进行冻干处理。进一步的，步骤(1)中，粘结剂为聚乙烯醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-乙醇酸、聚乙二醇或胶原蛋白。一种覆膜复合生物陶瓷人工骨，包括所述的复合生物陶瓷人工骨和包覆在复合生物陶瓷人工骨外表面上的引导骨再生膜。优选的，引导骨再生膜的制备原料包括壳聚糖、丝素蛋白、胶原蛋白、聚乳酸或海藻酸钠。所述的覆膜复合生物陶瓷人工骨的制备方法，包括：(1)将煅烧骨粉、生物陶瓷粉和粘结剂混合均匀得到浆料，然后将浆料装入点胶针筒中，再进行脱泡得到均匀的打印浆料；根据患者骨缺损部位的CT数据，得到人工骨三维模型；(2)采用打印浆料，并根据人工骨三维模型，利用生物陶瓷3D打印机打印得到复合生物陶瓷人工骨，对打印完成的复合生物陶瓷人工骨进行冻干处理；(3)将步骤(2)冻干后的复合生物陶瓷人工骨浸泡在由引导骨再生膜的制备原料配制的浸润液中，进行浸润覆膜；(4)将浸润覆膜处理后的复合生物陶瓷人工骨用交联剂进行交联处理；(5)将交联处理后的复合生物陶瓷人工骨经冷冻干燥，得到覆膜复合生物陶瓷人工骨。优选的，步骤(3)中，浸润液的配制方法为：将壳聚糖、甲壳素和胶原蛋白溶解于冰醋酸溶液中，搅拌，得到浸润液。优选的，步骤(4)中，交联处理具体是：浸润覆膜处理后的复合生物陶瓷人工骨置于京尼平醋酸水溶液中，进行交联处理；然后用水洗涤至中性。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术复合生物陶瓷粉，将煅烧骨粉和生物陶瓷粉组合，煅烧骨粉保留了无机钙磷矿物质，又保留了骨组织的多孔结构，与生物陶瓷粉组合，可增强细胞对生物陶瓷粉体的黏附，使其生物相容性更优异，而生物陶瓷粉的加入可增强煅烧骨粉的强度，调节其降解性能。采用复合生物陶瓷粉制备的人工骨不仅具有良好的生物相容性，能够有效促进骨愈合，而且还有一定硬度和强度，易于塑形。本专利技术采用3D生物陶瓷挤出沉积成型技术可制备任意孔径、孔隙率及外形的人工骨，真正实现了对骨缺损病患的个性化精准治疗。制备的生物陶瓷人工骨具有宏孔与微孔相结合的多层次孔隙结构，有利于细胞的黏附，促进营养物质的运输，使新生骨组织得以生长。同时采用3D生物陶瓷挤出沉积成型技术，有效控制人工骨内部孔隙结构，使得其孔隙连通率可达到98％以上。采用骨引导性膜再生技术，在复合生物陶瓷人工骨外覆膜，使其能有效阻止缺损处纤维软组织的嵌入，引导密闭环境中骨缺损处的骨再生，加强骨愈合，避免由于骨膜缺损造成的修复障碍，有效提高人工骨的修复效果。进一步的，通过浸润覆膜的方法在复合生物陶瓷人工骨外表面形成骨引导再生膜，浸润覆膜比静电纺丝覆膜易操作，也更高效，同时也避免了静电纺丝覆膜对细胞可能造成的纳米危害。另外，浸润覆膜在冷冻干燥处理后，会形成交织的微孔结构，有利于细胞的黏附增殖。附图说明图1为实施例1生物陶瓷人工骨制备流程图；图2为煅烧骨粉XRD图；图3为煅烧骨粉粒径检测结果；图4为实施例2生物陶瓷人工骨制备流程图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术提供了一种复合生物陶瓷粉，按照质量份数计，包括煅烧骨粉和生物陶瓷粉，煅烧骨粉和生物陶瓷粉的质量比为1:(0.8～3)，生物陶瓷粉为β-磷酸三钙、碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙和生物活性玻璃中的一种或多种。生物羟基磷灰石(hydroxyapatiteHA)的化学结构式为Ca10(PO4)6(OH)2，是天然煅烧骨的主要无机成分，也是活性生物陶瓷材料。理想的骨修复材料最好具有类似自然骨的连续微孔结构。经高温处理的煅烧骨作为骨修复材料具有明显的优点：①煅烧骨具有原骨的骨小梁、小梁间隙及骨内管腔系统，保留了原有自然骨的连续多孔结构，其微孔的大小和形状适宜细胞调节因子的复合、肉芽组织和新骨组织细胞的生长，有利于骨传导；②煅烧骨的主要成分为生物羟基磷灰石，其在生物相容性、理化性能、骨传导性等方面也优于人工合成的陶瓷材料；③煅烧骨经高温煅烧后，可以彻底消除其抗原性，不会产生免疫排斥反应，生物相容性好抑制了受体的免疫应答，也防止了病毒的传播；④煅烧骨相比于化学合成的羟基磷灰石，还有一些其他的成分，如碳酸盐离子、镁、钠、磷酸氢盐组成离子和其他几种微量元素，特别是各种微量元素在骨修复整合的过程起着重要作用。因此采用煅烧骨粉作为原料，制备的生物陶瓷人工骨具有更好的生物相容性。β-磷酸三钙(β-TCP)作为生物活性陶瓷，它们在结构和组成上都与天然骨基质中的矿物类似，是很好的仿生材料，具有高热稳定性、较强的硬度、抗压强度及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合生物陶瓷粉，其特征在于，按照质量份数计，包括煅烧骨粉和生物陶瓷粉，煅烧骨粉和生物陶瓷粉的质量比为1:(0.8～3)，生物陶瓷粉为β-磷酸三钙、碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙和生物活性玻璃中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合生物陶瓷粉，其特征在于，按照质量份数计，包括煅烧骨粉和生物陶瓷粉，煅烧骨粉和生物陶瓷粉的质量比为1:(0.8～3)，生物陶瓷粉为β-磷酸三钙、碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙和生物活性玻璃中的一种或多种。


2.一种复合生物陶瓷人工骨，其特征在于，采用权利要求1所述的复合生物陶瓷粉制备得到。


3.权利要求2所述的复合生物陶瓷人工骨的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将煅烧骨粉、生物陶瓷粉和粘结剂混合均匀得到浆料，然后将浆料装入料筒中，再进行脱泡得到均匀的打印浆料；根据患者骨缺损部位的CT数据，得到人工骨三维模型；
(2)采用打印浆料，并根据人工骨三维模型，利用生物陶瓷3D打印机打印得到复合生物陶瓷人工骨，对打印完成的复合生物陶瓷人工骨进行冻干处理。


4.根据权利要求3所述的复合生物陶瓷人工骨的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，粘结剂为聚乙烯醇、聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-乙醇酸、聚乙二醇或胶原蛋白。


5.一种覆膜复合生物陶瓷人工骨，其特征在于，包括权利要求2所述的复合生物陶瓷人工骨和包覆在复合生物陶瓷人工骨外表面上的引导骨再生膜。


6.根据权利要求5所述的覆膜复合生物陶瓷人工骨，其特征在于，引导骨再生膜的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆丰，魏静，张晨光，益明星，
申请(专利权)人：西安点云生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61