一种生物陶瓷棒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于医疗器械技术及增材制造领域，具体涉及一种生物陶瓷棒及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的生物陶瓷棒，包括以下重量百分比含量的组分：100wt％＞Ca3(PO4)2≥70wt％，0＜SiO2≤13.5wt％，0＜Na2O≤7.35wt％，0＜CaO≤7.35wt％，0＜P2O5≤1.8wt％，0＜SrO≤3wt％；生物陶瓷棒具有三维贯通的孔道，孔道的平均孔径为300～600μm，生物陶瓷棒的孔隙率为35～85％；所述陶瓷棒的孔壁上分布＜10μm的开孔且表面分布有诱导沉积类骨羟基磷灰石刺激位点。生物陶瓷棒具有良好的力学性能、沉积类骨羟基磷灰石及抗菌能力、利于成骨及血管化。利于成骨及血管化。利于成骨及血管化。

【技术实现步骤摘要】
一种生物陶瓷棒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于医疗器械
，具体涉及一种生物陶瓷棒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]股骨头坏死是骨科的三大顽症之一，甚至股骨头坏死被称为不死的癌症。目前临床上用于治疗股骨头坏死，有以医用钛合金、钽金属等制备的金属支撑棒；以磷酸三钙制备的生物陶瓷棒。由金属制作的支撑棒具有良好的力学性能、生物相容性和生物活性，但是由金属制作的支撑棒具有诸多弊端，例如不能进行生物降解，对处于生长期的青少年型股骨头坏死患者来说不宜使用；再例如进行医学影响检查时由于金属的植入可能会引入图像伪影，从而影响医学检查结果，进而影响周围组织的观察；再再例如，金属离子释放会成为潜在的长期危险；不能适用于对金属过敏的人群；金属导热系数与骨组织导热系数差异较大，会引起患者修复部位的不适。
[0003]目前市售的磷酸三钙生物陶瓷棒针对于金属支撑棒上述的诸多弊端，表现良好，但前者力学性能差，孔道结构不可控、孔道连通性差，另外磷酸三钙材料本身缺乏诱导沉积类骨羟基磷灰石能力，且降解速度与新生骨再生速度不匹配，不利于成骨及血管化。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种生物陶瓷棒及其制备方法和应用，本专利技术提供的生物陶瓷棒具有贯通的孔道、高连通性、优异力学性能的同时具有沉积类骨羟基磷灰石以及抗菌的能力利于成骨及血管化。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种生物陶瓷棒，包括以下重量百分比含量的组分：100wt％＞Ca3(PO4)2≥70wt％，0＜SiO2≤13.5wt％，0＜Na2O≤7.35wt％，0＜CaO≤7.35wt％，0＜P2O5≤1.8wt％，0＜SrO≤3wt％，各组分的重量百分比之和为100％；
[0006]所述生物陶瓷棒具有三维贯通的孔道，所述孔道的平均孔径为300～600μm，所述生物陶瓷棒的孔隙率为35～85％；
[0007]所述孔道的孔壁表面分布有不规则形状的凸起，所述凸起高于孔壁平滑面的高度大于0μm小于等于50μm。
[0008]优选的，所述孔道的孔壁上分布有开孔，所述开孔的孔径小于10μm。
[0009]本专利技术还提供了上述技术方案所述生物陶瓷棒的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将第一固相和第二固相混合，得到固相混合物；所述第一固相为低温相的Ca3(PO4)2粉体，所述第一固相的平均粒径＜20μm；所述第二固相为包括以下重量百分比含量的组分：43wt％＜SiO2＜47wt％，22.5wt％＜Na2O＜26.5wt％，14.5wt％＜CaO＜26.5wt％，5wt％＜P2O5＜7wt％，0＜SrO＜10wt％，所述第二固相的平均粒径＜50μm；所述第二固相的中位粒径大于所述第一固相中位粒径的1.5倍；
[0011]将所述固相混合物、光敏树脂预混液和分散剂混合，过滤得到打印浆料；所述光敏树脂预混液包括光敏树脂预聚体、活性单体和光引发剂；
[0012]将所述打印浆料依次进行光固化3D打印和热处理，得到所述生物陶瓷棒。
[0013]优选的，所述热处理包括依次进行低温热处理和高温热处理。
[0014]优选的，所述低温热处理为程序升温后终温保温，所述程序升温为：按照0.1～1℃/min的升温速率匀速升温至终温，每升温50～100℃保温1～4h；所述终温为480～520℃，在终温下保温时间为1～3h。
[0015]优选的，所述高温热处理的温度为950～1120℃，所述高温热处理的时间为1～6h，升温至高温热处理温度的升温速率为5～10℃/min。
[0016]优选的，所述光敏树脂预聚体为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸酯和聚醚丙烯酸酯中的一种或多种；
[0017]所述活性单体为甲基丙烯酸羟乙酯、1,6己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或多种；
[0018]所述光引发剂包括苯基双(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)氧化膦、(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦和1
‑
羟基环己基苯基甲酮中的一种或多种。
[0019]优选的，所述光敏树脂预混液的粘度为100～500mPa
·
s；
[0020]所述打印浆料的粘度为3500～6000mPa
·
s。
[0021]优选的，所述光固化打印为紫外光固化打印；所述光固化打印的曝光强度为2～50mw/cm2，曝光时间为1～10s。
[0022]本专利技术还提供了上述技术方案所述生物陶瓷棒或上述技术方案所述制备方法制备得到的生物陶瓷棒在制备医用植入体中的应用。
[0023]本专利技术提供了一种生物陶瓷棒，包括以下重量百分比含量的组分：100wt％＞Ca3(PO4)2≥70wt％，0＜SiO2≤13.5wt％，0＜Na2O≤7.35wt％，0＜CaO≤7.35wt％，0＜P2O5≤1.8wt％，0＜SrO≤3wt％，各组分的重量百分比之和为100％；所述生物陶瓷棒具有三维贯通的孔道，所述孔道的平均孔径为300～600μm；所述生物陶瓷棒的孔隙率为35～85％；所述孔道的孔壁表面分布有不规则形状的凸起，所述凸起高于孔壁平滑面的高度大于0μm小于等于50μm。利用上述材料制备得到的生物陶瓷棒具有的材料组成以及三维贯通孔道提高了生物陶瓷棒的力学性能。本专利技术提供的生物陶瓷棒具有与人体骨骼基本相近的无机物(磷酸钙、碳酸盐和微量元素)成分以及优异的微结构。将所述生物陶瓷棒植入损伤部位后，释放的硅离子、钙离子、钠离子、磷离子、锶离子与组织液进行离子交换，改善局部pH值，减少细菌滋生提高抗菌性能；孔壁上孔径＜10μm的开孔增大陶瓷棒的比表面积，利于体液浸润、材料溶解以及细胞的黏附；同时在生物陶瓷棒中诱导沉积类骨羟基磷灰石刺激位点形成碳酸羟基磷灰石网络以及Ca
‑
P无定型相层后吸附、聚集组织再生所需的物质，如纤维蛋白、胶原纤维以及各种生长因子及骨诱导蛋白(BMP)等，刺激成骨细胞繁殖，促进血管再生，加速缺损部位愈合。
[0024]本专利技术提供了上述技术方案所述生物陶瓷棒的制备方法，包括以下步骤：将第一固相和第二固相混合，得到固相混合物；所述第一固相为低温相的Ca3(PO4)2粉体，所述第一固相的粒径＜20μm；所述第二固相为包括以下重量百分比含量的组分：43wt％＜SiO2＜47wt％，22.5wt％＜Na2O＜26.5wt％，14.5wt％＜CaO＜26.5wt％，5wt％＜P2O5＜7wt％，0＜SrO＜10wt％，所述第二固相的粒径＜50μm；所述第二固相的中位粒径大于所述第一固相中
位粒径的1.5倍；将所述固相混合物、光敏树脂预混液和分散剂混合，得到打印浆料；所述光敏树脂预混液包括光敏树脂预聚体、活性单体和光引发剂；将支撑棒三维模型数据进行处理并导入电脑待用；将所述打印浆料依次进行光固化3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物陶瓷棒，包括以下重量百分比含量的组分：100wt％＞Ca3(PO4)2≥70wt％，0＜SiO2≤13.5wt％，0＜Na2O≤7.35wt％，0＜CaO≤7.35wt％，0＜P2O5≤1.8wt％，0＜SrO≤3wt％，各组分的重量百分比之和为100％；所述生物陶瓷棒具有三维贯通的孔道，所述孔道的平均孔径为300～600μm，所述生物陶瓷棒的孔隙率为35～85％；所述孔道的孔壁表面分布有不规则形状的凸起，所述凸起高于孔壁平滑面的高度大于0μm小于等于50μm。2.根据权利要求1所述生物陶瓷棒，其特征在于，所述孔道的孔壁上分布有开孔，所述开孔的孔径小于10μm。3.权利要求1或2所述生物陶瓷棒的制备方法，包括以下步骤：将第一固相和第二固相混合，得到固相混合物；所述第一固相为低温相的Ca3(PO4)2粉体，所述第一固相的平均粒径＜20μm；所述第二固相为包括以下重量百分比含量的组分：43wt％＜SiO2＜47wt％，22.5wt％＜Na2O＜26.5wt％，14.5wt％＜CaO＜26.5wt％，5wt％＜P2O5＜7wt％，0＜SrO＜10wt％，所述第二固相的平均粒径＜50μm；所述第二固相的中位粒径大于所述第一固相中位粒径的1.5倍；将所述固相混合物、光敏树脂预混液和分散剂混合，过滤得到打印浆料；所述光敏树脂预混液包括光敏树脂预聚体、活性单体和光引发剂；将所述打印浆料依次进行光固化3D打印和热处理，得到所述生物陶瓷棒。4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述热处理包括依次进行低温热处理和高温热处理。5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：左洋博，杨景周，陈海深，
申请(专利权)人：深圳大洲医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：