專利名稱：一種高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用人造骨及其制備技術(shù)，特別是涉及一種能夠顯著提高醫(yī)用人
造骨強(qiáng)度的、在生產(chǎn)過程中能夠顯著降地低制作周期和成本的、生產(chǎn)排放符合環(huán)保要求的 高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨及其制備方法。
背景技術(shù)：
骨缺損的植骨填充，脊柱及關(guān)節(jié)的融合所需的植骨材料一直是骨重建與修復(fù)的重 要的研究方向。研究重點(diǎn)在于找出具有良好理化性質(zhì)、生物學(xué)特性的生物材料作為骨移植 材料。先后有多種材料用于骨缺損的修復(fù)，如同種異體骨、異種異體骨、異體煅燒骨等，取得 了一定的治療效果。但傳統(tǒng)的同種異體骨、異種異體骨的免疫原性問題仍未得到有效克服， 在臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)與自體骨移植比較差異太大，臨床應(yīng)用效果不理想。 人工合成材料如羥基磷灰石、磷酸鈣類物質(zhì)、磷酸三鈣TCP，由于目前工藝及技術(shù) 的限制，其機(jī)械強(qiáng)度達(dá)不到要求，同時(shí)該類人工材料無孔或孔徑小，孔道間的盲孔多或孔隙 率變異大，孔隙交通達(dá)不到骨組織內(nèi)向生長的結(jié)構(gòu)要求。1971年人們發(fā)現(xiàn)珊瑚具有與人骨 相似的孔隙結(jié)構(gòu)，并且有良好的生物相容性，開始應(yīng)用原始珊瑚羥基磷灰石作為骨移植材 料，但臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度達(dá)不到要求，脆性大，進(jìn)行精密加工困難，影響成骨，特別是在 需要一定力學(xué)支撐的部位進(jìn)行應(yīng)用時(shí)受到明顯的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種強(qiáng)度高、生物相容性好、骨傳 導(dǎo)特性好、無抗原性和具有良好的成型和機(jī)械加工特性的高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨及其制備 方法。 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)所述人造骨的原材料包括天然珊瑚
塊、骨水泥和輔料，所述天然珊瑚塊為濱珊瑚，所述骨水泥為丙烯酸類骨水泥。 所述濱珊瑚的微孔直徑為200-500um。 制作上述高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨的制備方法包括工藝步驟原料準(zhǔn)備、填充、成型 干燥和成品驗(yàn)收；所述工藝步驟填充，是將原材料放置在離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行高速離心處理，在高 速離心力的作用下，用骨水泥對天然珊瑚塊進(jìn)行微孔充填，所述高速離心處理在25 28°C 的室溫下進(jìn)行，時(shí)間為2 8分鐘。 所述高速離心處理的離心力，根據(jù)天然珊瑚塊的尺寸大小調(diào)控在1 10g之間?？?在1 10g之間。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)在醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，工藝簡單易行， 生產(chǎn)過程中利于環(huán)保。本發(fā)明的制備方法適合制造珊瑚人工骨的生產(chǎn)企業(yè)使用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
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本發(fā)明所述的人造骨 主要原材料包括天然珊瑚塊、骨水泥和輔料，所述天然珊瑚塊為濱珊瑚，所述骨水 泥為丙烯酸類骨水泥。 所述濱珊瑚的微孔直徑為200-500um。 制作上述高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨的制備方法 包括工藝步驟原料準(zhǔn)備、填充、成型干燥和成品驗(yàn)收；所述工藝步驟填充，是將原 材料放置在離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行高速離心處理，在高速離心力的作用下，用骨水泥對天然珊瑚塊 進(jìn)行微孔充填，所述高速離心處理在25 28t:的室溫下進(jìn)行，時(shí)間為2 8分鐘。
所述高速離心處理的離心力，根據(jù)天然珊瑚塊的尺寸大小調(diào)控在1 10g之間?？?在1 10g之間。 所述濱珊瑚，主要產(chǎn)地為中國的海南、中國的臺灣、日本、地中海、非洲海岸、紅海、 馬來西亞、西印度群島、太平洋等地區(qū)。濱珊瑚屬于有機(jī)珍寶，三方晶體結(jié)構(gòu)，主要成分有碳 酸鈣或介殼素，硬度3，比重2. 68，折射率1. 49_1. 66，光澤暗淡至玻璃般。由稱為珊瑚 蟲的海洋動(dòng)物骨骼遺物形成。這些微生物以群居的方式生存，形成分枝結(jié)構(gòu)，最終形成珊瑚 礁和環(huán)礁，這些珊瑚"樹枝"通常具有獨(dú)特的條紋或木紋結(jié)構(gòu)。濱珊瑚為一種特殊的珊瑚， 主要分布在熱帶海洋，主要成分為碳酸鈣，其結(jié)構(gòu)為塊狀的多孔結(jié)構(gòu)，與分支狀的鹿角珊瑚 不同，它不含介殼素，獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)使該類珊瑚被稱為類骨珊瑚。
在本實(shí)施例中，丙烯酸類骨水泥為PMMA。 采用直徑200-500um微孔的天然珊瑚，在高速離心力環(huán)境下使其微孔內(nèi)均勻充填 丙烯酸類骨水泥，它能夠改善人工骨的力學(xué)特性，使人工骨在耐壓，碎性，機(jī)械加工性能得 到大的改善，同時(shí)具備骨移植材料的支撐，支架及骨傳導(dǎo)能力。 本發(fā)明制備方法的特點(diǎn)為在室溫條件下進(jìn)行，通過骨水泥PMMA在天然珊瑚孔道 內(nèi)的滲透，使孔道內(nèi)充填增塑劑PMMA與珊瑚天然獨(dú)特的相互連通，尺寸均勻的孔道使固化 前流體狀增塑劑達(dá)到均勻完全填充的目的，流體狀的增塑劑PMMA固化后形成良好的網(wǎng)架 結(jié)構(gòu)，并具有耐壓、一定的彈性與韌性的高強(qiáng)度網(wǎng)架增塑材料復(fù)合后能改善珊瑚人工骨的 機(jī)械強(qiáng)度。 用骨水泥單體粉劑甲基炳烯酸甲酯_苯乙烯共聚物mmA/S及聚合反應(yīng)弓|發(fā)劑過氧 化二苯甲酰BPO，引發(fā)聚合劑含量越高，固化時(shí)間越短。液體中含單體LMMA及阻聚劑，防止 單體在保存過程中發(fā)生聚合反應(yīng)，促進(jìn)劑DMP加速聚合反應(yīng)。引發(fā)劑與單體粉劑2 : l混 合，均勻快速攪拌，在高度流動(dòng)性的面糊期與天然珊瑚混合，在高速離心機(jī)內(nèi)以1 IOG進(jìn) 行離心，使珊瑚的孔道內(nèi)均勻的充填骨水泥。
在工藝步驟充填采用高速離心法，具有下述優(yōu)點(diǎn) 1、充填速度快，在2 8分鐘內(nèi)完成對珊瑚的骨水泥充填，因?yàn)樵?5 28。C的室 溫下，骨水泥的凝固分為四期，出絲時(shí)間為2 6分鐘，成團(tuán)時(shí)間為4 9分鐘，固定時(shí)間為 10 15分鐘，骨水泥的流動(dòng)期只有2 6分鐘的時(shí)間，成團(tuán)期后骨水泥喪失流動(dòng)的功能，不 能對珊瑚200um直徑的微孔進(jìn)行充填。 2、離心力可根具珊瑚塊的尺寸大小進(jìn)行選擇調(diào)控，從而完成對大尺寸珊瑚的骨水 泥充填。 3、離心法對珊瑚進(jìn)行骨水泥充填非常均勻，由于珊瑚人工骨天然的獨(dú)有孔隙，沒有盲管，液狀的骨水泥可對珊瑚骨進(jìn)行有效填充，使珊瑚內(nèi)孔道內(nèi)完全的充填骨水泥。
4、離心法骨水泥的強(qiáng)度最高，因?yàn)樵陔x心條件下骨水泥中存在的汽泡最小，因?yàn)?手工攪拌后骨水泥的空隙率為9 % 27 % ，真空攪拌為1 % ，而使用離心法氣孔率< 1 % 。離 心法的密度最高，因此強(qiáng)度也最高。 本發(fā)明采用了濱珊瑚和丙烯酸類骨水泥PMMA的高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨的特性
1、強(qiáng)度高單純的天然珊瑚質(zhì)堅(jiān)硬，脆性大，機(jī)械強(qiáng)度差.骨水泥為高分子塑料的 一種，具有塑料所具備的韌性，與珊瑚結(jié)合后能對抗材料的脆性同時(shí)提供良好的硬度。
2、生物相容性好骨水泥是骨外科最常用的生物材料，經(jīng)長期的臨床應(yīng)用證明具有 非常好的生物相容性，天然珊瑚的化學(xué)成分為碳酸鈣，生物相容性好，在體內(nèi)可降解為二氧 化碳與鈣離子，天然珊瑚降解的速度為3到6個(gè)月，天然珊瑚降解后將留下網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨水 泥網(wǎng)架。 3、無毒骨水泥材料的聚合反應(yīng)是在體外進(jìn)行的，沒有傳統(tǒng)使用方法中骨水泥單體 游離進(jìn)入人體，引起各種并發(fā)癥的弊端。 4、骨傳導(dǎo)特性本材料特有的微孔系統(tǒng)在珊瑚逐步的降解過程中形成，由于微孔的 形成速率與骨組織自然的爬行替代速率一致，珊瑚降解吸收后在骨水泥內(nèi)形成微孔，骨水 泥微孔的孔徑200um非常的適應(yīng)骨的內(nèi)向性生長，同時(shí)天然珊瑚的化學(xué)成分為碳酸鈣，在 體內(nèi)的降解中形成的鈣離子也有利于骨的生長。 5、無抗原性骨水泥與珊瑚碳酸f丐均為無機(jī)材料，在體內(nèi)不剌激機(jī)體產(chǎn)生免疫反 應(yīng)，不產(chǎn)生排斥現(xiàn)象。 6、良好的機(jī)械加工特性珊瑚的脆性大因而不宜進(jìn)行精密的機(jī)械加工，骨水泥進(jìn)行 增塑后強(qiáng)度及韌性大幅度提高，可采用各種車床、銑床、磨床對材料進(jìn)行精密的機(jī)械加工。
7、增塑后的材料可制備成各種特殊的形狀以適應(yīng)臨床的應(yīng)用，如制成圓柱狀、螺 栓狀用于椎間植骨融合，可加工成人工椎體等。 8、在醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛其制成的成品可在骨科、口腔、眼科及整形外科中應(yīng)用， 特別在有強(qiáng)度需求的椎間融合器、人工椎體、脛骨平臺骨折負(fù)重面的重建，而且由于高強(qiáng)度 網(wǎng)狀增塑材料的存在有可能在材料內(nèi)預(yù)制鑼釘孔的基礎(chǔ)上用于對人工珊瑚骨移植材料的 固定，大大的增進(jìn)了高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨的應(yīng)用范圍。 9、產(chǎn)品的使用方便，不需要低溫保存，可高溫消毒或采用高能輻射消毒。 本發(fā)明采用了濱珊瑚和丙烯酸類骨水泥PMMA制備高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨方法的
特性 1、工藝簡潔制造設(shè)備的投入少，制造的過程容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量的均一性好。
2、高速離心法對高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨的充填方法與現(xiàn)有技術(shù)的填充方法比較。 此為原創(chuàng)發(fā)明，目前國內(nèi)外沒有同類技術(shù)。 3、環(huán)保性好生產(chǎn)過程中無毒副產(chǎn)品生成，無廢水、廢渣等產(chǎn)生，生產(chǎn)時(shí)的能耗低。
權(quán)利要求
一種高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨，原材料包括天然珊瑚塊、骨水泥和輔料，其特征在于所述天然珊瑚塊為濱珊瑚，所述骨水泥為丙烯酸類骨水泥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨，其特征在于所述濱珊瑚的微孔直徑為200-500um。
3. —種制作如權(quán)利要求1或2所述高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨的制備方法，包括工藝步驟原料準(zhǔn)備、填充、機(jī)械加工成型和成品驗(yàn)收；其特征在于所述工藝步驟填充，是將原材料 放置在離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行高速離心處理，在高速離心力的作用下，用骨水泥對天然珊瑚塊進(jìn)行微孔充填，所述高速離心處理在25 28t:的室溫下進(jìn)行，時(shí)間為2 8分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨的制備方法，其特征在于所述高速 離心處理的離心力，根據(jù)天然珊瑚塊的尺寸大小調(diào)控在1 10g之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度增塑珊瑚人工骨及其制備方法，所述人工骨的原材料包括天然珊瑚塊、骨水泥和輔料，天然珊瑚塊為濱珊瑚，其微孔直徑為200-500um，骨水泥為丙烯酸類骨水泥；所述人工骨制備方法包括工藝步驟原料準(zhǔn)備、填充、成型干燥和成品驗(yàn)收，工藝步驟填充，是將原材料放置在離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行高速離心處理，在高速離心力的作用下，用骨水泥對天然珊瑚塊進(jìn)行微孔充填，所述高速離心處理在25～28℃的室溫下進(jìn)行，時(shí)間為2～8分鐘。所述高速離心處理的離心力，根據(jù)天然珊瑚塊的尺寸大小調(diào)控在1～10g之間。本發(fā)明在醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，工藝簡單易行，生產(chǎn)過程中利于環(huán)保。本發(fā)明的制備方法適合制造珊瑚人工骨的生產(chǎn)企業(yè)使用。
文檔編號A61L27/56GK101766844SQ20091022672
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者孟志斌 申請人:湖南康勝生物材料科技有限公司;孟志斌