專(zhuān)利名稱(chēng)：一種混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種骨科植入假體，具體涉及一種混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器及其制備方法，屬于生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
腰椎間盤(pán)突出和頸椎病等癥狀的椎間盤(pán)退變性疾病是現(xiàn)代社會(huì)中的一種常見(jiàn)病和多發(fā)病，嚴(yán)重地影響患者的生活質(zhì)量。脊柱融合是脊柱外科應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，主要通過(guò)建立脊柱即刻穩(wěn)定及植入物骨生成作用、骨誘導(dǎo)作用、骨傳導(dǎo)作用來(lái)促進(jìn)脊柱骨性融合。目前，椎間融合已成為治療腰椎不穩(wěn)、腰椎管狹窄、退變性椎體滑脫、退變性脊柱側(cè)彎、假關(guān)節(jié)及退變性椎間盤(pán)疾病等疾患的主要手段。臨床使用的椎間融合器主要有兩類(lèi)， 分別是金屬椎間融合器和非金屬椎間融合器。金屬椎間融合器力學(xué)性能和穩(wěn)定性好，但是金屬本身是一種生物惰性材料，不能與宿主骨形成直接連接，而且金屬材料的彈性模量與自然椎體的彈性模量不相符，存在較大的應(yīng)力遮擋，導(dǎo)致植骨吸收，從而使得椎間融合率不佳。非金屬椎間融合器雖然克服了彈性模量不匹配的問(wèn)題，但臨床使用過(guò)程中也出現(xiàn)了一系列的并發(fā)癥融合器松動(dòng)、神經(jīng)根損傷、融合器塌陷、椎間隙及椎間孔高度減小、椎間不融合等。因此，研發(fā)一種新型椎間融合器，使其既能夠具有理想的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量，又能夠增加與椎體間的接觸面積，獲得良好的即刻穩(wěn)定性，植入時(shí)，減少對(duì)脊柱軟組織的破壞， 同時(shí)還具備與宿主骨的直接連接性能，對(duì)于提高椎間盤(pán)退變性疾病治療的遠(yuǎn)期療效具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?00920247060. 8 (授權(quán)公開(kāi)號(hào)CN 201529176U)名稱(chēng)為《一種用于椎體融合時(shí)植入的骨小梁椎間融合器》的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種骨小梁椎間融合器，其具有由鈦合金粉末經(jīng)電子束熔融成型的網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)， 形狀可為楔形、方形、半圓形或三角形，也可根據(jù)患者病變部位的具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。該骨小梁椎間融合器的孔徑為50-900微米，孔隙率為40-90%，表面還可具有羥基磷灰石涂層。 該實(shí)用新型所述的融合器雖然能夠在一定程度上降低應(yīng)力屏蔽帶來(lái)的不利影響，但不能改善融合器的骨長(zhǎng)入和骨傳導(dǎo)性，從而不能有效提高其融合率。與其類(lèi)似，目前臨床上使用的各類(lèi)椎間融合器一般只能提供一定的力學(xué)支撐和即刻穩(wěn)定作用，缺乏良好的骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)作用，沒(méi)有適合細(xì)胞、組織長(zhǎng)入的孔隙結(jié)構(gòu)，不能與宿主骨形成直接連接，從而導(dǎo)致融合率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有金屬類(lèi)椎間融合器彈性模量不匹配和生物學(xué)性能差， 以及非金屬類(lèi)椎間融合器力學(xué)性能不佳、容易松動(dòng)、塌陷和融合率不高的缺陷，提供一種混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，其能夠?qū)崿F(xiàn)融合器的即刻穩(wěn)定，提高其與椎體的力學(xué)相容性，促進(jìn)新骨的長(zhǎng)入，提高融合率。本發(fā)明的目的還在于提供相應(yīng)的制備方法。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，其包括多孔金屬支架和多孔結(jié)構(gòu)填充體，所述多孔金屬支架呈三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在有多個(gè)孔隙，所述多孔結(jié)構(gòu)填充體充滿(mǎn)于該所有孔隙中。本發(fā)明所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，特征在于所述多孔金屬支架由鈦、鈦合金或不銹鋼制成，外形為規(guī)則幾何形狀或者根據(jù)患者病患部位確定，其孔隙的尺寸為 300-1500 μ m，孔隙率為60% -80% ；所述多孔結(jié)構(gòu)填充體為微孔聚合物或者微孔聚合物 /生物陶瓷復(fù)合體，該微孔聚合物為海藻酸鈉，該生物陶瓷為羥基磷灰石、磷酸三鈣或硅酸鈣。本發(fā)明的另一技術(shù)方案為一種混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器的制備方法，其包括如下步驟第一步，利用直接金屬快速成型技術(shù)，由快速成型設(shè)備在計(jì)算機(jī)控制下采用金屬材料進(jìn)行直接金屬快速成型制造，形成多孔金屬支架，該多孔金屬支架呈三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在有多個(gè)孔隙，孔隙的尺寸為300-1500 μ m，孔隙率為60% -80% ；第二步，將微孔聚合物與去離子水混和制備成濃度為-5%的聚合物溶液，然后在攪拌條件下，將0. 3mol/L的氯化鈣溶液加入其中，聚合物溶液與氯化鈣溶液的體積比為5 1，使其發(fā)生鈣離子置換反應(yīng)，形成凝膠溶液，并繼續(xù)充分?jǐn)嚢?0-60分鐘，使凝膠溶液均勻化；第三步，將所制備的多孔金屬支架放入到與其外形相當(dāng)?shù)娜萜鲀?nèi)，再將攪拌均勻的凝膠溶液澆注到該多孔金屬支架中，使凝膠溶液充滿(mǎn)所述多孔金屬支架內(nèi)所有的孔隙， 然后進(jìn)行冷凍；第四步，取出冷凍好的椎間融合器，即刻放入真空冷凍干燥箱進(jìn)行冷凍干燥。本發(fā)明所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器的制備方法，其第二步可以為第二步，將微孔聚合物、生物陶瓷與去離子水混和制備成濃度為-5%的聚合物溶液，然后在攪拌條件下，將0.3mol/L的氯化鈣溶液加入其中，聚合物溶液與氯化鈣溶液的體積比為5 1， 使其發(fā)生鈣離子置換反應(yīng)，形成凝膠溶液，并繼續(xù)充分?jǐn)嚢?0-60分鐘，使凝膠溶液均勻化；所述的生物陶瓷為羥基磷灰石、磷酸三鈣或硅酸鈣，所述微孔聚合物與生物陶瓷的質(zhì)量比為 1 1、2 1、3 1 或4 1 ；第二步中，所述的微孔聚合物為海藻酸鈉；第三步中，所述冷凍溫度為-10°C到_70°C，冷凍時(shí)間為12-M小時(shí)；第四步中，所述真空冷凍干燥的真空度為0. l-0.2mbar，真空冷凍干燥的溫度為-40°C至_90°C，真空冷凍干燥的時(shí)間為12-24小時(shí)。本發(fā)明將直接金屬快速成型技術(shù)與冷凍干燥技術(shù)相結(jié)合，先通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與直接金屬快速成型技術(shù)制造出具有良好力學(xué)相容性的多孔金屬支架，再將聚合物凝膠或聚合物 /生物陶瓷復(fù)合凝膠澆注到多孔金屬支架內(nèi)，并進(jìn)行冷凍處理，然后經(jīng)過(guò)冷凍干燥，使聚合物或者聚合物/生物陶瓷復(fù)合物形成具有微孔特征的多孔結(jié)構(gòu)填充體，從而獲得混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器。本發(fā)明既因多孔金屬支架而具有理想的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量，又因多孔結(jié)構(gòu)填充體而具備適合細(xì)胞、組織長(zhǎng)入的孔隙結(jié)構(gòu)，能夠增加與椎體間的接觸面積，與宿主骨形成直接連接，從而獲得良好的骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)作用以及即刻穩(wěn)定性，提高融合率。本發(fā)明能夠應(yīng)用于臨床上椎間盤(pán)退變性疾病的治療。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，所示混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器包括多孔金屬支架1和多孔結(jié)構(gòu)填充體2。所述多孔金屬支架1是由鈦、鈦合金或者不銹鋼制成，其或者通過(guò)金屬粉末微球燒結(jié)而成，或者由金屬纖維絲按照一定的空間結(jié)構(gòu)形態(tài)編織燒結(jié)而成，或者利用直接金屬快速成型技術(shù)制造而成。所述多孔金屬支架1的外形可以設(shè)計(jì)制造成規(guī)則幾何形狀，也可以根據(jù)患者病患部位的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重構(gòu)，形成解剖學(xué)形態(tài)而確定。所述多孔金屬支架1呈三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在有許多個(gè)孔隙，該孔隙的尺寸為300-1500 μ m，孔隙率為60% -80%。所述多孔金屬支架1的孔隙結(jié)構(gòu)可以任意設(shè)計(jì)、調(diào)整、優(yōu)化，以滿(mǎn)足各種特殊需要，獲得理想的孔隙結(jié)構(gòu)特征，使其具備良好的機(jī)械強(qiáng)度以及與人體骨組織相匹配的彈性模量。該多孔金屬支架1的主要作用是承受脊柱椎體間的壓力，獲得與椎體的較大接觸面積，實(shí)現(xiàn)理想的即刻穩(wěn)定效果，形成與人體骨組織相匹配的彈性模量，降低應(yīng)力屏蔽效應(yīng)的不利影響。所述多孔結(jié)構(gòu)填充體2分布充滿(mǎn)于多孔金屬支架1所有的孔隙中，從而與之共同形成混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器。所述多孔結(jié)構(gòu)填充體是由微孔聚合物或者微孔聚合物/生物陶瓷復(fù)合體形成的具有微孔特征的結(jié)構(gòu)體，其微孔的尺寸一般為10-200 μ m。該微孔聚合物為海藻酸鈉，該生物陶瓷為為羥基磷灰石、磷酸三鈣或硅酸鈣等生物活性材料。該多孔結(jié)構(gòu)填充體2的主要作用在于改善椎間融合器的生物學(xué)性能，促進(jìn)細(xì)胞、組織的長(zhǎng)入和新骨的形成，實(shí)現(xiàn)理想的骨整合，提高融合率。上述利用直接金屬快速成型技術(shù)制造多孔金屬支架1的一般過(guò)程為先通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件進(jìn)行三維空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化，然后對(duì)所設(shè)計(jì)的CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行分層切片處理，并轉(zhuǎn)換成快速成型設(shè)備默認(rèn)的數(shù)據(jù)格式，最后由快速成型設(shè)備按照處理好的數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行直接金屬快速成型制造，形成多孔金屬支架1。本發(fā)明所述混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器的制備方法包括如下步驟第一步，利用直接金屬快速成型技術(shù)，由快速成型設(shè)備在計(jì)算機(jī)控制下采用金屬材料進(jìn)行直接金屬快速成型制造，形成多孔金屬支架1，該多孔金屬支架1呈三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在有多個(gè)孔隙，孔隙的尺寸為300-1500 μ m，孔隙率為60% -80%。第二步，將微孔聚合物與去離子水混和制備成濃度為-5%的聚合物溶液，該微孔聚合物為海藻酸鈉，然后在攪拌條件下，將0. 3mol/L的氯化鈣溶液加入其中，聚合物溶液與氯化鈣溶液的體積比為5 1，使其發(fā)生鈣離子置換反應(yīng)，形成凝膠溶液，并繼續(xù)充分?jǐn)嚢?0-60分鐘，使凝膠溶液均勻化。第二步中，聚合物溶液也可以用微孔聚合物、生物陶瓷與去離子水混和制備，該生物陶瓷為羥基磷灰石、磷酸三鈣或硅酸鈣，所述微孔聚合物與生物陶瓷的質(zhì)量比為1 1、 2 1、3 1或4 1，而第二步中的其他工藝參數(shù)不變。第三步，將所制備的多孔金屬支架1放入到與其外形相當(dāng)?shù)娜萜鲀?nèi)，再將攪拌均勻的凝膠溶液澆注到該多孔金屬支架1中，使凝膠溶液充滿(mǎn)所述多孔金屬支架1內(nèi)所有的孔隙，然后進(jìn)行冷凍，冷凍溫度為-10°C到-70°c，冷凍時(shí)間為12-24小時(shí)。第四步，取出冷凍好的椎間融合器，即刻放入真空冷凍干燥箱進(jìn)行冷凍干燥，真空冷凍干燥的真空度為0. 1-0. 2mbar，溫度為_(kāi)40°C至_90°C，時(shí)間為12- 小時(shí)。下面通過(guò)一些實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器制備方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1首先利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件Urographies進(jìn)行多孔金屬支架1三維空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的三維多孔結(jié)構(gòu)為蜂窩狀結(jié)構(gòu)，孔隙的尺寸為300 μ m，孔隙率為 60%,然后對(duì)所設(shè)計(jì)的CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行分層切片處理，并轉(zhuǎn)換成快速成型設(shè)備默認(rèn)數(shù)據(jù)格式， 再由快速成型設(shè)備按照處理好數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)控制下采用金屬鈦?zhàn)鳛椴牧?，進(jìn)行直接金屬快速成型制造，形成多孔鈦金屬支架1。將一定量的海藻酸鈉與去離子水混和，制備成濃度為1 %的聚合物溶液，然后在攪拌條件下，將0. 3mol/L的氯化鈣溶液加入其中，聚合物溶液與氯化鈣溶液的體積比為5 1，使其發(fā)生鈣離子置換反應(yīng)，形成凝膠溶液，并繼續(xù)攪拌30分鐘，使凝膠溶液均勻化，其中的微孔尺寸一般為10-200μπι。將所制備的多孔鈦金屬支架1放入到與其外形相當(dāng)?shù)娜萜鲀?nèi)，再將攪拌均勻的凝膠溶液澆注到多孔鈦金屬支架 1中，使凝膠溶液充滿(mǎn)所述多孔鈦金屬支架1內(nèi)所有的孔隙，然后置于-10°C環(huán)境中進(jìn)行冷凍12小時(shí)。取出冷凍好的椎間融合器，即刻放入真空冷凍干燥箱，進(jìn)行凍干，真空度設(shè)定為 0. 2mbar，冷凍溫度為_(kāi)40°C，凍干時(shí)間為12小時(shí)，凍干后即可獲得所述混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器。實(shí)施例2首先利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件Urographies進(jìn)行多孔金屬支架1三維空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的三維多孔結(jié)構(gòu)為鉆石分子結(jié)構(gòu)，孔隙的尺寸為700 μ m，孔隙率為 70%，然后對(duì)所設(shè)計(jì)的CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行分層切片處理，并轉(zhuǎn)換成快速成型設(shè)備默認(rèn)數(shù)據(jù)格式， 再由快速成型設(shè)備按照處理好數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)控制下采用鈦合金進(jìn)行直接金屬快速成型制造，形成多孔鈦合金支架1。將一定量的海藻酸鈉、羥基磷灰石與去離子水混和，海藻酸鈉與羥基磷灰石的質(zhì)量比為4 1，制備成濃度為5%的聚合物溶液，然后在攪拌條件下，將 0.3mol/L的氯化鈣溶液加入其中，聚合物溶液與氯化鈣溶液的體積比為5 1，使其發(fā)生鈣離子置換反應(yīng)，形成凝膠溶液，并繼續(xù)攪拌60分鐘，使凝膠溶液均勻化，其中的微孔尺寸一般為10-200 μ m。將所制備的多孔鈦合金支架1放入到與其外形相當(dāng)?shù)娜萜鲀?nèi)，再將攪拌均勻的凝膠溶液澆注到多孔鈦合金支架1中，使凝膠溶液充滿(mǎn)所述多孔鈦合金支架1內(nèi)所有的孔隙，然后置于-70°C環(huán)境進(jìn)行冷凍M小時(shí)。取出冷凍好的椎間融合器，即刻放入真空冷凍干燥箱，進(jìn)行凍干，真空度設(shè)定為0. lmbar，冷凍溫度為_(kāi)90°C，凍干時(shí)間為M小時(shí)。凍干后即可獲得混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器。實(shí)施例3首先利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件Urographies進(jìn)行多孔金屬支架1三維空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的三維多孔結(jié)構(gòu)為鉆石分子結(jié)構(gòu)，孔隙的尺寸為1500 μ m，孔隙率為 80%，然后對(duì)所設(shè)計(jì)的CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行分層切片處理，并轉(zhuǎn)換成快速成型設(shè)備默認(rèn)數(shù)據(jù)格式， 再由快速成型設(shè)備按照處理好數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)控制下采用不銹鋼進(jìn)行直接金屬快速成型制造，形成多孔不銹鋼支架1。將一定量的海藻酸鈉、羥基磷灰石與去離子水混和，海藻酸鈉與羥基磷灰石的質(zhì)量比為2 1，制備成濃度為3%的聚合物溶液，然后在攪拌條件下，將 0.3mol/L的氯化鈣溶液加入其中，聚合物溶液與氯化鈣溶液的體積比為5 1，使其發(fā)生鈣離子置換反應(yīng)，形成凝膠溶液，并繼續(xù)攪拌45分鐘，使凝膠溶液均勻化，其中的微孔尺寸一般為10-200 μ m。將所制備的多孔不銹鋼支架1放入到與其外形相當(dāng)?shù)娜萜鲀?nèi)，再將攪拌均勻的凝膠澆注到多孔不銹鋼支架1中，使凝膠溶液充滿(mǎn)所述多孔不銹鋼支架1內(nèi)所有的孔隙，然后置于_55°C環(huán)境進(jìn)行冷凍18小時(shí)。取出冷凍好的椎間融合器，即刻放入真空冷凍干燥箱，進(jìn)行凍干，真空度設(shè)定為0. 15mbar，冷凍溫度為_(kāi)70°C，凍干時(shí)間為18小時(shí)，凍干后即可獲得混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器。實(shí)施例4首先利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件Urographies進(jìn)行多孔金屬支架1三維空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的三維多孔結(jié)構(gòu)為鉆石分子結(jié)構(gòu)，孔隙的尺寸為700 μ m，孔隙率為 70%，然后對(duì)所設(shè)計(jì)的CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行分層切片處理，并轉(zhuǎn)換成快速成型設(shè)備默認(rèn)數(shù)據(jù)格式， 再由快速成型設(shè)備按照處理好數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)控制下采用鈦合金進(jìn)行直接金屬快速成型制造，形成多孔鈦合金支架1。將一定量的海藻酸鈉、磷酸三鈣與去離子水混和，海藻酸鈉與磷酸三鈣的質(zhì)量比為1 1，制備成濃度為5%的溶液，然后在攪拌條件下，將0.3mol/ L的氯化鈣溶液加入其中，聚合物溶液與氯化鈣溶液的體積比為5 1，使其發(fā)生鈣離子置換反應(yīng)，形成凝膠溶液，并繼續(xù)攪拌60分鐘，使凝膠溶液均勻化，其中的微孔尺寸一般為 10-200 μ m0將所制備的多孔鈦合金支架1放入到與其外形相當(dāng)?shù)娜萜鲀?nèi)，再將攪拌均勻的凝膠溶液澆注到多孔鈦合金支架1中，使凝膠溶液充滿(mǎn)所述多孔鈦合金支架1內(nèi)所有的孔隙，然后置于-20°C環(huán)境進(jìn)行冷凍M小時(shí)。取出冷凍好的椎間融合器，即刻放入真空冷凍干燥箱，進(jìn)行凍干，真空度為0. lmbar，冷凍溫度為_(kāi)90°C，凍干時(shí)間為M小時(shí)，凍干后即可獲得混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器。實(shí)施例5首先利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件Urographies進(jìn)行多孔金屬支架1三維空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的三維多孔結(jié)構(gòu)為鉆石分子結(jié)構(gòu)，孔隙的尺寸為700μπι，孔隙率為70%， 然后對(duì)所設(shè)計(jì)的CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行分層切片處理，并轉(zhuǎn)換成快速成型設(shè)備默認(rèn)數(shù)據(jù)格式，再由快速成型設(shè)備按照處理好數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)控制下采用不銹鋼進(jìn)行直接金屬快速成型制造， 形成多孔不銹鋼支架1。將一定量的海藻酸鈉、硅酸鈣與去離子水混和，海藻酸鈉與硅酸鈣的質(zhì)量比為3 1，制備成濃度為5%的溶液，然后在攪拌條件下，將0.3mol/L的氯化鈣溶液加入其中，聚合物溶液與氯化鈣溶液的體積比為5 1，使其發(fā)生鈣離子置換反應(yīng)，形成凝膠溶液，并繼續(xù)攪拌60分鐘，使凝膠溶液均勻化，其中的微孔尺寸一般為10-200 μ m。 將所制備的多孔不銹鋼支架1放入到與其外形相當(dāng)?shù)娜萜鲀?nèi)，再將攪拌均勻的凝膠溶液澆注到多孔不銹鋼支架1中，使凝膠溶液充滿(mǎn)所述多孔不銹鋼支架1內(nèi)所有的孔隙，然后置于-30°C環(huán)境進(jìn)行冷凍M小時(shí)。取出冷凍好的椎間融合器，即刻放入真空冷凍干燥箱，進(jìn)行凍干，真空度為0. Imbar,冷凍溫度為_(kāi)90°C，凍干時(shí)間為M小時(shí)，凍干后即可獲得混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器。
權(quán)利要求
1.一種混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，其特征在于所述椎間融合器包括多孔金屬支架和多孔結(jié)構(gòu)填充體，所述多孔金屬支架呈三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在有多個(gè)孔隙，所述多孔結(jié)構(gòu)填充體充滿(mǎn)于該所有孔隙中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，其特征在于所述多孔金屬支架由鈦、鈦合金或不銹鋼制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，其特征在于所述多孔金屬支架的孔隙的尺寸為300-1500 μ m，孔隙率為60% -80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，其特征在于所述多孔金屬支架的外形為規(guī)則幾何形狀或者根據(jù)患者病患部位確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，其特征在于所述多孔結(jié)構(gòu)填充體為微孔聚合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，其特征在于所述多孔結(jié)構(gòu)填充體為微孔聚合物/生物陶瓷復(fù)合體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，其特征在于所述生物陶瓷為羥基磷灰石、磷酸三鈣或硅酸鈣。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器，其特征在于所述微孔聚合物為海藻酸鈉。
9.一種混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器的制備方法，其特征在于所述制備方法包括如下步驟第一步，利用直接金屬快速成型技術(shù)，由快速成型設(shè)備在計(jì)算機(jī)控制下采用金屬材料進(jìn)行直接金屬快速成型制造，形成多孔金屬支架，該多孔金屬支架呈三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在有多個(gè)孔隙，孔隙的尺寸為300-1500 μ m，孔隙率為60% -80% ；第二步，將微孔聚合物與去離子水混和制備成濃度為-5%的聚合物溶液，然后在攪拌條件下，將0. 3mol/L的氯化鈣溶液加入其中，聚合物溶液與氯化鈣溶液的體積比為 5 1，使其發(fā)生鈣離子置換反應(yīng)，形成凝膠溶液，并繼續(xù)充分?jǐn)嚢?0-60分鐘，使凝膠溶液均勻化；第三步，將所制備的多孔金屬支架放入到與其外形相當(dāng)?shù)娜萜鲀?nèi)，再將攪拌均勻的凝膠溶液澆注到該多孔金屬支架中，使凝膠溶液充滿(mǎn)所述多孔金屬支架內(nèi)所有的孔隙，然后進(jìn)行冷凍；第四步，取出冷凍好的椎間融合器，即刻放入真空冷凍干燥箱進(jìn)行冷凍干燥。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器的制備方法，其特征在于所述第二步為第二步，將微孔聚合物、生物陶瓷與去離子水混和制備成濃度為-5%的聚合物溶液，然后在攪拌條件下，將0. 3mol/L的氯化鈣溶液加入其中，聚合物溶液與氯化鈣溶液的體積比為5 1，使其發(fā)生鈣離子置換反應(yīng)，形成凝膠溶液，并繼續(xù)充分?jǐn)嚢?0-60分鐘，使凝膠溶液均勻化。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器的制備方法，其特征在于 所述第三步中，所述冷凍溫度為-10°C到-70°C，冷凍時(shí)間為12-24小時(shí)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器的制備方法，其特征在于所述第四步中，所述真空冷凍干燥的真空度為0. 1-0. 2mbar，真空冷凍干燥的溫度為_(kāi)40°C 至_90°C，真空冷凍干燥的時(shí)間為12-M小時(shí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器的制備方法，其特征在于所述的生物陶瓷為羥基磷灰石、磷酸三鈣或硅酸鈣，所述微孔聚合物與生物陶瓷的質(zhì)量比為 1 1、2 1、3 1 或 4 1。
14.根據(jù)權(quán)利要求9、10或13所述的混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器的制備方法，其特征在于所述第二步中，所述的微孔聚合物為海藻酸鈉。
全文摘要
一種混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器及其制備方法，所述椎間融合器包括多孔金屬支架和多孔結(jié)構(gòu)填充體，多孔金屬支架呈三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在有多個(gè)孔隙，多孔結(jié)構(gòu)填充體充滿(mǎn)于該所有孔隙中；所述制備方法將直接金屬快速成型技術(shù)與冷凍干燥技術(shù)相結(jié)合，先通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與直接金屬快速成型技術(shù)制造出多孔金屬支架，再將混和均勻的聚合物凝膠或聚合物/生物陶瓷復(fù)合凝膠澆注到多孔金屬支架內(nèi)，并進(jìn)行冷凍處理，然后經(jīng)過(guò)冷凍干燥，使之形成具有微孔特征的多孔結(jié)構(gòu)填充體，從而獲得混合多孔結(jié)構(gòu)椎間融合器。本發(fā)明既具有良好的力學(xué)相容性，又增加了與自然椎體間的接觸面積，獲得了良好的即刻穩(wěn)定性，提高了融合率，可用于臨床上椎間盤(pán)退變性疾病的治療。
文檔編號(hào)A61F2/44GK102440852SQ201110404090
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者李祥, 羅云 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)