多孔生物材料表面活化方法技术

本发明专利技术涉及一种通过覆盖磷灰石纳米结晶层来活化多孔生物材料表面以提高其表面反应性的方法。根据本发明专利技术的方法的特征在于下列步骤：a)通过将钙盐溶液与磷酸盐溶液以1.3～2的Ca/P比率在0～60℃的温度下混合来制备与骨骼矿物质相当的纳米结晶磷灰石磷酸钙，b)使步骤a)中制备的混合物在水性溶液中悬浮以制备包含80～90％水的均匀流体浆糊料，c)使多孔生物材料与步骤b)中制备的悬液接触，和d)在低于100℃的温度下干燥所述多孔生物材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及陶瓷植入物和整形假体领域。更具体地说，本专利技术涉及一种多孔生物材料表面活化方法，其通过涂覆磷灰石(apatitic)纳米晶体层来提高它们的表面活性。磷钙类(phosphocalcic)陶瓷在大约二十年前首次出现在生物材料领域。它们使得可以弥补生物移植(自体移植(亦称自生或自体同源移植)、同种异体移植(亦称外源或异体同源移植)和异种移植)的缺陷，同时促进骨骼再造。实际上，自体移植需要在给位进行第二外科手术；通常，它们仅仅允许小体积的填充，因为可利用的组织量少，所述组织有时质量差，特别是在老年患者中，并且它们伴有一定的发病率。同种异体移植会导致经常减少的再移植[Enneking W.F.，Journal of bone and joint surgery，73-A，8，1123～1141，1991]和感染风险，这造成了在一些患者中碰到的大量骨质溶解。因此，外科医生(整形、颔面修补、塑形或牙科)通常会使用合成陶瓷，因为骨骼物质的损失需要填充。羟基磷灰石(HA)和磷酸三钙(TCP)是生物材料领域两种最广泛使用的磷酸钙[Li shihong，DE Groot Klaas，Layrolle Pierre，Van Blitterswijk Clamens，De Wijn Joost；Porous ceramic body，美国专利US6,479,418，2002]，但这两者具有非常不同的物理-化学性质。羟基磷灰石可以被认为是可溶性最小的磷酸钙之一，且其是一种非生物可再吸收的生物材料。因此，羟基磷灰石常用于涂覆金属假体以增强材料的生物结合。TCP对其来说可溶性高得多，构成了被骨骼逐渐替代的可再吸收材料。然而，其再吸收率不可控制(“Bioceramics and their clinical applications”，Ed.T.Kokubo，CRC Press，2008)。由HA和TCP的各种混合物组成的双相陶瓷可通过所用TCP的水平来控制生物可再吸收率，由此它们已在生物材料领域获得了巨大成功(“Bioceramics and their clinical applications”，Ed.T.Kokubo，CRC Press，2008)。所有这些陶瓷都通过高温烧结得到，这类材料的生物活性受限于烧结材料的低比表面积和它们的与用于粘合、增殖和细胞表达的各种蛋白质和生长因子的弱相互作用。此外，它们在化学和物理方面都与骨骼矿物质相差甚远并具有不同性质。大多数已知的纳米结晶磷灰石沉积方法使用难以工业化使用的过饱和磷酸钙溶液，其处理时间有时要持续若干天。最广泛使用的方法包括使用SBF(模拟体液，Simulated Body Fluid)(Kokubo T，Takadama H(2006)，How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity，Biomaterials 27，2907-2915)。还已使用更浓的溶液开发了基于相同原理的其它方法(Layrolle P，Stigter M，De Groot K，Liu Y，Method for applying a bioactive coating on a medical device，美国专利6,994,883，2006和Layrolle P，de Groot K，de Bruijn J，van Blitterswijk C，Huipin Y，Method for coating medical implants，美国专利6,733,503，2004，美国专利6,207,218，2001的继续申请；以及Li P，Wen H B，Hippensteel E，Biological agent-containing ceramic coating and method，美国专利7,087,086，2006和Li P，Bioactive ceramic coating and method，美国专利6,569,589，2003)。此外，这些方法很少用于涂覆陶瓷孔的内部。因此，不存在能够对烧结的多孔陶瓷表面进行生物活化的简单快速的方法。前述专利尚未工业应用。此外，通过这些方法得到的磷灰石通常是熟化的，具有比通过本专利技术方法沉淀和沉积的磷灰石低的活性，本专利技术的方法提供了选择熟化时间的可能性。本专利技术的目标在于提供一种方法来解决现有技术的缺陷，所述方法使得可以在低温下在具有互连孔隙性的生物材料上沉积各种厚度的由类似于骨骼矿物质的磷酸钙纳米晶体组成的可再吸收的生物活性矿物质相。根据本发明的方法包括用生物活性磷酸钙的悬液浸渍多孔材料，然后在精确条件下干燥。该方法能够沉积显著提高陶瓷的表面反应性的高反应性纳米晶体，并能够吸附能定向细胞活性的生物活性物质。该方法的主要优点是能够活化低比表面积和反应性不高的烧结材料的表面。根据本专利技术的方法基于纳米晶体的表面性能和它们在某些表面、尤其是多孔磷钙类陶瓷的表面上固定的能力。该方法简单有效，并不需要任何精细或昂贵的操作。如后所述，凝胶可以通过常用于工业的双分解方法获得。它们的组成和它们的粘度可完全已知和控制。因此，凝胶的特性(以及因此沉积的特性)完全适合于所要处理的材料的特性。该方法提供了能够以内部方式或通过使用生物活性无机离子、活性分子或者以上两者进行生物活化的纳米结晶磷灰石的沉积物。由此，本专利技术提出一种能够通过沉积类似于骨骼矿物质的磷灰石磷酸钙来活化这些陶瓷的表面的方法。这种非常高的比表面积(最高达300m2/g)的沉积物可提高所述材料的表面反应性，并促进能定向细胞活性的生物活性物质的吸附。该表面处理方法能够使陶瓷的整个表面被涂覆，尤其包括材料的互连孔的内表面。沉积的矿物质相由类似于构成骨骼矿物质的矿物质相的纳米晶体组成。它们的特征在于，在表面上存在由容易和快速移动的离子构成的不稳定的高反应性水合物层。[Cazalbou S.，“Echanges cationiques impliquant des apatites nanocristallines analogues au minéral osseux”，INPT Thesis，Toulouse 2000]。这些离子能够参与许多离子交换反应，并且其中的一些在需要的情况下具有生物活性。此外，该水合物层可促进与活体的有机分子(蛋白质、生长因子等)的更好的相互作用[Midy V.，Rey C.，Bres E.，Dard M.，Basic fibroblast gr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.18 FR 0954110;2009.06.18 US 12/487,1011.多孔生物材料表面活化方法，其中其包括下列步骤：
a)通过将钙盐溶液与磷酸盐溶液以1.3～2的Ca/P比率在0～60℃的温
度下混合来制备类似于骨骼矿物质的纳米结晶磷灰石磷酸钙，
b)将步骤a)中获得的混合物在水溶液中制浆，以获得包含80～98％水
的均匀流体浆糊料，
c)使多孔生物材料与步骤b)中获得的悬液接触，
d)在低于100℃的温度下干燥所述多孔生物材料。
2.根据权利要求1的方法，其中对步骤a)完成时获得的混合物通过
使其与至少一种具有生物活性和/或改性纳米晶体的表面性能的化合物接
触来进行处理以改性纳米晶体的表面，所述化合物选自无机离子或者有机
分子或者它们的混合物。
3.根据权利要求1或2的方法，其中对步骤d)完成时获得的生物材
料通过使其与至少一种具有生物活性和/或改性纳米晶体的表面性能的化
合物接触来进行表面处理，所述化合物选自无机离子或者有机分子或者它
们的混合物。
4.根据权利要求2或3的方法，其中表面处理通过与包含至少一种
离子的水溶液的离子交...

【专利技术属性】
技术研发人员：H奥特法格，S卡扎尔博，C库姆斯，C雷伊，
申请(专利权)人：泰克尼迈德公司，国立图卢兹工业学院，保罗塞巴蒂埃大学，
类型：发明
国别省市：