鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)用骨填充材料，具體涉及一種鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，屬于生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]公開號為CN101584880的中國專利提供了一種用于人體骨缺損修復(fù)的材料，該材料包括纖維多孔鈦微球及納米鍶磷灰石層；所述纖維多孔鈦微球由純鈦纖維制成，纖維構(gòu)成的多孔鈦微球與納米鍶磷灰石層復(fù)合作用修復(fù)骨缺損，能在保持原有的纖維多孔材料的基礎(chǔ)上，促進(jìn)成骨細(xì)胞的黏附、增殖和分化，同時更能有效地誘導(dǎo)骨的形成。
[0003]但是由于其材料結(jié)構(gòu)特征所限制，上述人體骨缺損修復(fù)材料的強(qiáng)度和剛度較低，抗壓強(qiáng)度僅為15.0-16.0MPa，彈性模量僅為0.9-1.2GPa?所以纖維多孔鈦微球只能用于對強(qiáng)度和剛度要求較低的骨填充修復(fù)場合，對于大多數(shù)需要承載的骨修復(fù)，上述材料難以滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有人體骨缺損修復(fù)材料強(qiáng)度和剛度低的不足，提供一種鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，在保持優(yōu)秀骨傳導(dǎo)性的基礎(chǔ)上，顯著提高強(qiáng)度和剛度，并且提供足夠的表面多孔層，方便進(jìn)行后續(xù)的生物活性涂層、引入骨誘導(dǎo)因子、載入鍶元素、載入抗菌銀離子、載入抗炎或抗腫瘤藥物等各種功能性改進(jìn)，從而具有高強(qiáng)度、生物環(huán)境下的較長疲勞壽命、足夠的剛度以及優(yōu)秀的骨傳導(dǎo)性能。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
[0006]一種鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，其特征在于:所述骨填充醫(yī)用材料為鈦鉭復(fù)合微球，該鈦鉭復(fù)合微球包括采用醫(yī)用鉭或鉭合金絲編織成多孔微球，并在該多孔微球中心注入液態(tài)鈦或鈦合金熔液，冷卻凝固后形成的鈦/鉭兩相復(fù)合材料構(gòu)成的微球心部以及纏繞型鉭多孔層構(gòu)成的微球表面，該微球表面內(nèi)包含有為表面生物活性涂覆和藥物載入提供的空間。
[0007]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的微球心部中復(fù)合兩相的體積比為:鈦/鉭=0.1:0.9?
0.9:0.1o
[0008]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的微球表面的孔隙率為10% -90%。
[0009]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的醫(yī)用鉭或鉭合金絲的直徑為0.05mm-lmm。
[0010]作為進(jìn)一步改進(jìn)，通過調(diào)節(jié)所述微球心部的大小和微球表面的厚度實現(xiàn)所述鈦鉭復(fù)合微球的不同的力學(xué)和生物傳導(dǎo)性能的匹配。
[0011]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的鈦鉭復(fù)合微球的壓縮強(qiáng)度在20?200MPa范圍；彈性模量在5?40GPa范圍。
[0012]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的鈦鉭復(fù)合微球的直徑為1-10_。
[0013]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的藥物載入是指，載入骨誘導(dǎo)因子、載入促進(jìn)生長的鍶元素、載入抗菌銀離子和載入消炎或抗腫瘤藥物。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的微球內(nèi)部被注入液態(tài)鈦或鈦合金熔液，形成鈦/鉭兩相復(fù)合材料的微球心部，達(dá)到了高強(qiáng)度、足夠的彈性模量以及生物環(huán)境下的高疲勞壽命；微球表面的纏繞型鉭多孔層使得肌體組織可以長入微球，形成生物學(xué)固定，確保長期的生物穩(wěn)定性，同時為進(jìn)一步的載藥、載入骨誘導(dǎo)因子等提供了足夠的空間和可能性；本發(fā)明顯著提高了材料的強(qiáng)度和剛度，同時保持了優(yōu)秀的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，適合微創(chuàng)情況下的各種骨填充、修復(fù)及重建的骨科臨床應(yīng)用。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明鈦鉭復(fù)合微球的截面圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的外觀示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明鈦鉭復(fù)合微球表面的構(gòu)造形貌放大圖。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明采用復(fù)合材料的思路，提高鈦多孔微球的強(qiáng)度和剛度，并兼顧原鈦多孔微球的優(yōu)秀骨傳導(dǎo)特性，并保留足夠的表面多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間，用來涂覆生物活性圖層、載入骨誘導(dǎo)因子、載入促進(jìn)生長的鍶元素、載入抗菌銀離子、載入消炎或抗腫瘤藥物等；從而獲得力學(xué)性能、生物疲勞性能、生物功能性、疾病治療功能等全面優(yōu)于原鈦多孔微球的新型鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料。
[0019]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0020]請結(jié)合參閱圖1、圖2和圖3，本發(fā)明所述骨填充醫(yī)用材料為鈦鉭復(fù)合微球，該鈦鉭復(fù)合微球包括鈦/鉭兩相復(fù)合材料構(gòu)成的微球心部以及纏繞型鉭多孔層構(gòu)成的微球表面。
[0021]所述微球心部是采用醫(yī)用鉭或鉭合金絲利用機(jī)械編織成多孔微球，并在該多孔微球中心采用真空吸鑄、鈦熔體侵滲、真空壓鑄等技術(shù)注入液態(tài)鈦或鈦合金熔液，冷卻凝固后形成的。所述的微球心部提供高強(qiáng)度、足夠的彈性模量以及生物環(huán)境下的高疲勞壽命，其中復(fù)合兩相的體積比為:鈦/鉭=0.1:0.9?0.9:0.1。通過調(diào)節(jié)所述微球心部的大小和微球表面的厚度實現(xiàn)所述鈦鉭復(fù)合微球的不同的力學(xué)和生物傳導(dǎo)性能的匹配。
[0022]所述的微球表面提供生物傳導(dǎo)性能，使得肌體組織可以長入微球，形成生物學(xué)固定，確保長期的生物穩(wěn)定性；該微球表面的孔隙率為10% _90%，內(nèi)部包含有為表面生物活性涂覆和藥物載入提供的足夠空間；藥物載入是指，載入骨誘導(dǎo)因子、載入促進(jìn)生長的鍶元素、載入抗菌銀離子和載入消炎或抗腫瘤藥物。
[0023]所用的醫(yī)用鉭或鉭合金絲的直徑為0.05mm-lmm。所述的鈦鉭復(fù)合微球的直徑為l-10mm。所述的鈦鉭復(fù)合微球的壓縮強(qiáng)度在20?200MPa范圍；彈性模量在5?40GPa范圍。
[0024]以下為本發(fā)明的實施例。
[0025]實施例1
[0026]采用0.05mm鉭絲纏繞成孔隙率10 %，直徑Imm的多孔鉭微球，然后把鈦合金熔液注入多孔鉭微球，制備成直徑1_的鈦鉭復(fù)合微球，其中，微球心部復(fù)合兩相的體積比為:鈦/鉭=0.1:0.9，微球表面厚度約0.2mm，孔隙率為10%，內(nèi)部空間進(jìn)行表面生物活性涂覆。微球的壓縮強(qiáng)度達(dá)到150MPa ;彈性模量達(dá)到30GPa。
[0027]實施例2
[0028]采用Imm鉭絲纏繞成孔隙率50 %，直徑1mm的多孔鉭微球，然后把鈦熔液注入多孔鉭微球，制備成直徑10_鈦鉭復(fù)合微球，其中，微球心部復(fù)合兩相的體積比為:鈦/鉭=
0.5:0.5，微球表面厚度約1.5mm，孔隙率為50%，內(nèi)部空間載入促進(jìn)生長的鍶元素和抗菌銀離子。鈦鉭復(fù)合微球的壓縮強(qiáng)度達(dá)到10MPa ;彈性模量達(dá)到20GPa。
[0029]實施例3
[0030]采用0.1mm鉭合金絲纏繞成孔隙率90%，直徑3mm的多孔鉭微球，然后把鈦熔液注入多孔鉭微球，制備成直徑3_鈦鉭復(fù)合微球，其中，微球心部復(fù)合兩相的體積比為:鈦/鉭=0.9:0.1，微球表面厚度約0.5mm，孔隙率為90%，內(nèi)部空間載入骨誘導(dǎo)因子和消炎藥物。鈦鉭復(fù)合微球的壓縮強(qiáng)度達(dá)到20MPa ;彈性模量達(dá)到5GPa。
[0031]實施例4
[0032]采用0.15mm鉭合金絲纏繞成孔隙率35%，直徑5mm的多孔鉭微球，然后把鈦合金熔液注入多孔鉭微球，制備成直徑5_鈦鉭復(fù)合微球，其中，微球心部復(fù)合兩相的體積比為:鈦/鉭=0.35:0.65，微球表面層厚度約0.8mm，孔隙率為35%，內(nèi)部空間載入載入抗菌銀離子和抗腫瘤藥物。鈦鉭復(fù)合微球的壓縮強(qiáng)度達(dá)到200MPa ;彈性模量達(dá)到40GPa。
【主權(quán)項】
1.一種鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，其特征在于:所述骨填充醫(yī)用材料為鈦鉭復(fù)合微球，該鈦鉭復(fù)合微球包括采用醫(yī)用鉭或鉭合金絲編織成多孔微球，并在該多孔微球中心注入液態(tài)鈦或鈦合金熔液，冷卻凝固后形成的鈦/鉭兩相復(fù)合材料構(gòu)成的微球心部以及纏繞型鉭多孔層構(gòu)成的微球表面，該微球表面內(nèi)包含有為表面生物活性涂覆和藥物載入提供的空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，其特征在于:所述的微球心部中復(fù)合兩相的體積比為:鈦/鉭=0.1:0.9?0.9:0.1o
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，其特征在于:所述的微球表面的孔隙率為10% -90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，其特征在于:所述的醫(yī)用鉭或鉭合金絲的直徑為0.05mm-lmm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，其特征在于:通過調(diào)節(jié)所述微球心部的大小和微球表面的厚度實現(xiàn)所述鈦鉭復(fù)合微球的不同的力學(xué)和生物傳導(dǎo)性能的匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，其特征在于:所述的鈦鉭復(fù)合微球的壓縮強(qiáng)度在20?200MPa范圍；彈性模量在5?40GPa范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，其特征在于:所述的鈦鉭復(fù)合微球的直徑為l-10mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，其特征在于:所述的藥物載入是指，載入骨誘導(dǎo)因子、載入促進(jìn)生長的鍶元素、載入抗菌銀離子和載入消炎或抗腫瘤藥物。
【專利摘要】一種鈦鉭復(fù)合微球骨填充醫(yī)用材料，其特征在于：所述骨填充醫(yī)用材料為鈦鉭復(fù)合微球，該鈦鉭復(fù)合微球包括采用醫(yī)用鉭或鉭合金絲編織成多孔微球，并在該多孔微球中心注入液態(tài)鈦或鈦合金熔液，冷卻凝固后形成的鈦/鉭兩相復(fù)合材料構(gòu)成的微球心部以及纏繞型鉭多孔層構(gòu)成的微球表面，該微球表面內(nèi)包含有為表面生物活性涂覆和藥物載入提供的空間。本發(fā)明顯著提高了骨填充醫(yī)用材料的強(qiáng)度和剛度以及生物環(huán)境下的高疲勞壽命，保持了優(yōu)秀的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，同時為載藥、載入骨誘導(dǎo)因子等提供了足夠的空間和可能性；適合微創(chuàng)情況下的各種骨填充、修復(fù)及重建的骨科臨床應(yīng)用。
【IPC分類】A61L27-04, A61L27-06, A61L27-56, A61L27-50, A61L27-54
【公開號】CN104784759
【申請?zhí)枴緾N201510114443
【發(fā)明人】何國
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月16日