一种复合人工骨及其制法制造技术

本发明专利技术涉及一种新型可降解复合人工骨及其制法：以聚乳酸、珍珠层粉为基本骨架原料，以氯化钠晶体颗粒为致孔剂，通过浇注注模、控温模压塑形、水浸除盐致孔等处理，制成一种多孔结构的骨替代材料。该材料具备理想骨替代材料的大多数特点，可在一定范围内调整强度、孔径和孔隙率，便于满足个性化治疗的要求；还可以在制备时添加骨诱导成分，提高材料的成骨能力；也可以用作组织工程材料，临床应用前景广泛。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型的可降解复合人工骨及其制法。治疗因创伤、肿瘤、感染、先天畸形等各种原因所致的骨缺损，是矫形外科学的一大难题。理想的治疗方法不但要求恢复骨的完整性和连续性，而且还要尽可能缩短这种恢复所需要的时间，使骨骼尽早获得正常力学性能，避免发生因不负重或制动时间过长而引起的废用性肢体功能丧失。传统的治疗是通过在缺损部位移植自体骨和/或异体骨来实现上述目的的。自体骨再生能力强、愈合快、无免疫排斥反应，是迄今最为安全可靠的植骨材料，但是其来源有限，而且延长手术时间，增加病人痛苦，还可能在供骨部位引起并发症。异体骨尽管来源丰富，但经处理后常常失去其原有的强度，并且其抗原性也难以完全消除，更令人担心的是异体骨移植有可能导致某些疾病的传播，其安全性缺乏保证。因此，研制和寻找理想的材料来替代骨移植，一直是医学和生物材料科学领域的一项重要课题。骨替代材料按其来源可分为人工材料和天然材料两大类。人工材料常见的有钙磷陶瓷、生物玻璃、金属以及有机高分子聚合物等；天然材料常见的有胶原、纤维蛋白、珊瑚以及经各种处理的异体或异种骨等。单一成分的材料由于难以同时满足生物相容性、成骨能力、降解速度、机械强度等诸多方面的要求，其应用范围十分局限。目前的研究普遍倾向于将不同特点的材料复合在一起，达到材料间优势互补的目的如将人工材料和天然材料复合，有机材料和无机材料复合，骨传导材料和骨诱导材料复合等。复合材料的性能总体上较单一成分的材料有所改善，但大多仍存在制备工艺复杂、生产成本高昂的问题，而且由于生产周期长，不易满足个性化治疗的需要。总之，尽管目前应用的人工骨材料种类繁多，但其综合性能大多仍存在争议，尚无一种材料能达到公认的理想材料的标准。中国专利92104430公布了用磷酸三钙人工骨浸渍生长因子溶液形成复合人工骨方法。中国专利申请96119175、98113252公布了将珊瑚转变成羟基磷灰石“人工骨”方法。这些人工骨都存在上面所述综合性能不理想的缺点。本专利技术的目的是提供一种生物相溶性好、成骨能力强、可控制降解速度、机械强度好、制作工艺简单、原材料易得的一种新型复合人造骨及其制造方法。本专利技术的技术方案如下复合人工骨含有聚乳酸和珍珠层粉，其重量比为1∶1～2，珍珠层粉的粒度在200目以下，或再添加骨诱导成分骨形态发生蛋白，其孔隙率35～95％，平均孔径100～350μm。其制备方法为将聚乳酸溶于有机溶剂三氯甲烷中，配成均匀的溶液，再将珍珠层粉、致孔剂氯化钠加入溶液中，充分搅拌均匀，形成一种凝胶状的混合物。将此混合物置于成型器皿内，让有机溶剂自然挥发，混合物逐渐固化成形，成为多孔块状结构。将制得的块状混合物置于塑形模具内，在60℃～80℃温度、10Mpa以上压力下模塑成形，(由于此时聚乳酸呈半熔融状态，材料在塑形的同时被压紧，籍此可以消除材料中因溶剂挥发而形成的无规则孔隙)，待塑形模具冷却后，取出模塑料，用蒸馏水浸泡除去氯化钠晶体，即成多孔结构复合人工骨。在上述原料中，珍珠层粉颗粒应尽可能小，以能通过200目网筛为基准；加入的氯化钠重量可根据对孔隙率的要求控制在占总重量的40％～90％，氯化钠颗粒的大小可根据对孔径的要求控制在40～160目。经过上述步骤所制得的材料内部孔隙分布均匀，孔隙间相互交通，孔隙率为35％～95％，平均孔径在100μm～350μm；最大压缩强度和弯曲强度分别可达30MPa和80Mpa。珍珠层(Nacre)是海洋生物珍珠贝科动物的贝壳内层，其主要成分是文石型碳酸钙，并含有微量蛋白质和金属元素。国外新近的研究表明珍珠层具有良好的生物相容性和成骨能力，植入体内后可与骨组织直接结合，并逐渐被新骨组织所取代。但是，珍珠层的块状物难以塑形，粉状物又缺乏有效的机械强度，使其应用受到了限制。聚乳酸(PLA)是由丙交酯单体在一定条件下聚合而成的可降解高分子材料。聚乳酸作为可降解材料已有20年的研究和应用历史，大量的体内外实验证明该材料不仅具有良好的生物相容性和骨传导性能，而且可以进行完全的生物降解，其降解产物可进入人体的代谢途径，最终转化为二氧化碳和水。聚乳酸具有较好的机械强度和成形性能，能溶于有机溶剂，还可在一定温度下重新塑形。但是，聚乳酸的降解速度较慢，与人体骨修复速度不匹配，而且由于局部酸性降解产物的积聚常常导致迟发的无菌性炎症，这在很大程度上限制了该材料的广泛使用。本专利技术选择珍珠层(Nacre)和聚乳酸(PLA)两种材料为原料，采用新的制备工艺，复合成一种新型的人工骨材料。该材料不仅综合了珍珠层和聚乳酸两者的优点，而且克服了上述缺陷，综合性能明显改善。在以聚乳酸为原料制备复合材料时，通常利用溶液浇铸、水浸除盐技术将其与其它成分重新组合。但是，在制作过程中不仅盐晶体的溶解可以致孔，有机溶剂的挥发也会产生大量无规律的孔隙，因而所制得的复合材料质地不够均匀，表征难以控制，而且材料的机械强度很差。本专利技术在传统的溶液浇铸、水浸除盐技术的基础上，增加控温模压塑形步骤，在塑形的同时消除了由于有机溶剂挥发所产生的孔隙，使材料的孔隙主要由加入的盐晶体来控制，材料的孔隙率、孔径和加入的盐晶体的数量、粒度之间有较好的对应关系。这样，所制得的材料不仅质地均匀、表征稳定，而且其机械强度明显增强。总之，本专利技术具有以下特点原料来源丰富，易于获得或制备；原料具有良好的生物相容性，无免疫原性，无毒性及致瘤性；材料的构成包括无机成分和有机成分，在分子水平符合骨组织是双相性组合材料的特点；材料能以可控制的速度进行生物降解，其降解产物可通过正常代谢排出体外；珍珠层的主要成分为碳酸钙，可中和聚乳酸在降解过程中产生的酸性产物，避免了聚乳酸降解所致的无菌性炎症；材料具备一定的机械强度，可对骨缺损起支架作用；材料的形状、力学强度、孔隙率、孔径可以方便地调控，符合个性化治疗的要求；制备材料所需的条件简单，必要时还可在制备过程中添加一些耐热(60℃)、耐有机溶剂的活性因子如骨形态发生蛋白等，使材料同时具有骨传导和骨诱导功能；材料还可以方便地加工成其它组织工程材料，在临床上具有广泛的用途。实施例珍珠层和聚乳酸重量比为1∶1～2、孔隙率为45％、平均孔径为150μm的复合人工骨的具体制备方法。在洁净烧杯内加入分析纯三氯甲烷10ml，将粒度200目以下的聚乳酸2g加入其中，密封静置12小时，直至聚乳酸完全溶解，形成一透明粘稠的溶液；再将粒度200目以下珍珠层粉2g、粒度80～120目的氯化钠粉4g加入聚乳酸溶液中，充分搅拌均匀，形成一种凝胶状的混合物；将此混合物移入一方形玻璃或金属器皿内，置于37℃恒温干燥箱中24小时，由于三氯甲烷的挥发，混合物逐渐固化成型，成为多孔块状结构；将块状混合物置于特制的金属塑形模具内(形状可根据需要自行设计)，置于加压装置上，加热至60℃～80℃后，在10Mpa以上压力下进行模塑，模具冷却后，取出材料；将塑形后的材料浸泡于500ml蒸馏水中，使材料中的氯化钠晶体溶解析出，6小时更换蒸馏水一次，直至蒸馏水中检测不出氯离子为止，即形成多孔结构复合人工骨。经上述过程制得的复合人工骨体积约4cm3，珍珠层与聚乳酸重量比为1∶1～2，孔隙率为45％左右，平均孔径为150μm。材料的最大压缩强度和弯曲强度分别为20Mpa和65Mpa。材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合人工骨，其特征在于含有聚乳酸和珍珠层粉，它们的重量比为１∶１～２，或再添加骨诱导成分骨形态发生蛋白，材料的孔隙率为３５％～９５％，平均孔径为１００μｍ～３５０μｍ。

【技术特征摘要】
1.一种复合人工骨，其特征在于含有聚乳酸和珍珠层粉，它们的重量比为1∶1～2，或再添加骨诱导成分骨形态发生蛋白，材料的孔隙率为35％～95％，平均孔径为100μm～350μm。2.根据权利要求1所述的复合人工骨，其特征在于珍珠层粉的粒度在200目以下。3.一种制备复合人工骨的制法，其特征在于将聚乳酸溶于有机溶剂三氯甲烷中，配成均匀的溶液，再将珍珠层粉、40～160目的致孔剂氯化钠加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建庭，刘金标，金大地，吴一民，周劲松，
申请(专利权)人：陈建庭，刘金标，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]