制备具有低氧化钙含量的海绵骨瓷的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造具有低氧化钙含量的海绵骨瓷的方法，在骨材料的矿化和烧结成陶瓷之间用软化水进行抽提洗涤操作，通过该操作，将氧化钙成分从经过矿化的骨基质中除去。（*该技术在2015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。长久以来，人们知道被烧结形成陶瓷的矿化骨是理想的骨替代材料。骨瓷很自然在化学组成、结构组成和力学强度方面与天然骨存在很大的相似性。此外，人们发现海绵骨瓷是特别骨导性的。海绵骨瓷开放性的相互连接的分隔结构促进了新的骨质长在和长入该陶瓷中，因而在植入过程中存在大量的移地发育和陶瓷植入物的整合。由动物骨头生产的骨陶瓷越来越多地在骨合成和骨缺陷(由疾病或事故引起)的重组中被用作为骨替代材料。由动物骨头生产骨陶瓷通常是首先通过机械方法使经过筛选的骨头或骨碎块没有粘连的软组织，然后将这些骨头或骨碎块用锯子粗粗地切割成小块，从而产生具有适当形状和尺寸的碎块，然后除去所有其它的有机成分，从而使它们矿化。矿化过程首先是使骨头在水中煮沸几次。可以通过脂肪溶解剂或蛋白质溶解剂，和/或借助于过氧化氢而进行后续处理，例如在EP0141004中所说。被证实是特别简单而有效的方法是高温矿化，其中该骨头的有机成分在热作用下分解，所形成的碳随后在过量的氧气中燃烧掉。对于骨头热解来说，通常温度在500-1000℃之间。在骨头矿化以后，对其进行烧结以形成陶瓷，其温度在800-1400℃。只有通过烧结，该材料才能获得所需的最终强度。在上述方法中，必需特别小心以确保原始骨头的多孔结构尽可能多地保持下来。为了将海绵状骨材料转变成海绵骨瓷，一种优选的方案是根据DE3727606中所说的方法，其中一种特定的温度制度和还原或氧化气氛可以进行特别温和的热解。已经发现如果除了基础相，羟基磷灰石外，还存在大量的氧化钙，则骨瓷具有无法控制的不稳定性的趋势，它可以通过X-射线分析来测定。当氧化钙含量超过5％时就是这种情况。在未加保护的存放过程中或在植入过程以后的有机体中水，例如大气水分形式的水的侵入伴随着氧化钙不断地转变成氢氧化钙，它使体积得到相当大的增加。根据其百分含量，该过程可以延续到使陶瓷完全断裂。骨瓷中氧化钙的比例是一个自然参数，并且可以随动物各自的性能和品种而变化。氧化钙是在热解和烧结成氧化钙的过程中由天然存在于进行转化的骨头中的碳酸钙而形成的。DE4028683提出在烧结以前用有机酸，特别是柠檬酸的水溶液来处理经过矿化的骨材料。该步骤使氧化钙成分从该材料中洗出，从而使烧结后获得的骨瓷经X-射线分析其羟基磷灰石含量超过99％。尽管该工艺是高效的并且形成适用的稳定骨瓷，但它不是没有缺点。这些缺点首先是该工艺制度的操作区域。因此，在热解矿化过程中，该材料首先必须再次冷却到室温，从而可以进行酸处理和必需的冲洗操作。此外，该材料还必需从标记处再次加热以进行烧结。这些操作过程既费时又需要大量能量。此外，酸溶液的制备和消耗以及用于将材料冲洗至中性的冲洗水的消耗也增加了生产成本。此外，酸处理步骤的控制和监测不是简单易行的。一方面，必须确保基本上全部的氧化钙被洗掉，同时另一方面必须使酸攻击很少的羟基磷灰石基质或不攻击羟基磷灰石基质。此时在该过程中，海绵状细结构还没有达到充分固化，因此它是很容易受到影响的。本专利技术的目的在于减少上述现有技术的缺陷。出乎人们意外的是，已经发现如果在10-80℃的温度下用软化水对骨基质进行冲洗达4小时至7天，则存在于经过矿化的骨基质中的氧化钙成分很容易除去。由此发现采用酸，特别是柠檬酸水溶液对氧化钙的清洗是没有必要的。本专利技术提供了制造具有低氧化钙含量的海绵骨瓷的方法，在该工艺中，被切割成小块的海绵状骨头通过除去所有的有机成分而矿化，随后将矿物骨基质烧结成陶瓷，该工艺的特征在于为了将氧化钙成分从经过矿化的骨基质中除去，将该骨基质在10-80℃下用软化水进行抽提洗涤达4小时至7天。本专利技术的工艺实际上是以与DE4028683中已知的方法完全相类似的方式进行的。其唯一的差别在于在骨材料矿化和烧结成陶瓷之间进行的酸处理步骤被替换成用软化水进行处理。软化水是已知的并且很容易得到。它可以由天然水通过已知的方法以所需的数量制备，例如通过一级或多级蒸馏和/或采用离子交换除去溶解的矿物盐。一般说来，软化水具有约6.0的弱酸pH值。可以推测该软化水的弱酸性有助于将氧化钙从经过矿化的骨基质中抽提洗涤出来。对于抽提洗涤操作来说，应充分地使切割成小块的经过矿化的骨材料转移到适当尺寸的软化水水浴中并且在那儿停留一段在适当的温度下既充分又便利的时间。将该水浴循环或搅拌有助于将可溶的成分洗出。已经发现采用10升水/公斤骨材料的比例和在10-80℃的水浴温度下进行4小时至7天的处理是适宜和便利的。一次或多次地更换洗涤水，或用新鲜的软化水进行持续冲洗会对结果产生有利的影响并且可以缩短处理时间。所说的工艺可以使在骨头基质上存在的或预计存在的所有氧化钙得到除去，并且基本上没有残余物。一般说来，在骨头中的氧化钙的自然存在量在5-10％之间变化，通过对最终获得的陶瓷进行X-射线分析，已经发现该材料中羟基磷灰石含量超过95％，一般在97-99％。氧化钙仅以痕量测得。本专利技术的方法可以节省相当大量的达到可比结果所需的酸。此外，用来将材料冲洗至中性的冲洗后操作可以省去，从而使成本和时间得到进一步节省。另外，本专利技术的方法基本上是更加温和的，这是因为该羟基磷灰石基质没有受到软化水处理的攻击。在抽提洗涤操作结束后，将小块干燥，然后以常规方式将其烧结成陶瓷。实施例将取自新宰杀的牛的原料骨头(没有软组织)切割成尺寸约30×30×100毫米的长方体小块，将其与水沸腾三次，约1小时。然后将骨头小块在110℃下干燥6小时。然后将其在氮气气氛下在9小时内加热到450℃。在随后的从450-600℃的20小时加热过程中，将气氛以线性进展的方式变化成氧气，并且在5小时中加热到900℃。冷却以后，将小块放在软化水水浴中(10升/公斤骨材料)并且在20℃下在搅动的水浴中处理48小时。在该处理以后，用软化水将小块冲洗三次。对于最后的烧结来说，将小块在21小时时间内加热到1250℃，并在该温度下保持3小时，然后使其冷却。所得到的骨瓷小块具有未发生变化的原始海绵状骨头的多孔结构。根据X-射线分析，该陶瓷中的羟基磷灰石含量约为99％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造具有低氧化钙含量的海绵骨瓷的方法，其中，被切割成小块的海绵状骨头通过除去所有的有机成分而矿化，随后将矿物骨基质烧结成陶瓷，其特征在于为了将氧化钙成分从经过矿化的骨基质中除去，将该骨基质在１０－８０℃下用软化水进行抽提洗涤达４小时至７天。

【技术特征摘要】
DE 1994-11-10 P4440149.31.制造具有低氧化钙含量的海绵骨瓷的方法，其中，被切割成小块的海绵状骨头通...

【专利技术属性】
技术研发人员：F佐恩，F韦伯，A阿尔梅达，I陶伯特，R瓦根克尼彻特，W埃伯尔，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]