專利名稱：基于聚硅酸的復(fù)合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于聚硅酸/聚矽酸(Polykieselsure)的復(fù)合材料，作為其它組成成分所述復(fù)合材料包括一種有機(jī)聚合物、至少一種磷酸鈣相和可選地特定用途的添加劑，并以分散體、膏、粉末、顆粒、層或緊湊的成形體的形式存在。
背景技術(shù)：
這種復(fù)合材料人類醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和獸醫(yī)領(lǐng)域都有所應(yīng)用或可能的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在用作骨替代材料或骨再生材料時(shí)或用作整形外科的、創(chuàng)傷學(xué)的或牙科的植入物的涂層。
復(fù)合材料的特性是，與各單個(gè)組分相關(guān)聯(lián)的特性與效果相結(jié)合。這種組合效果在生物條件下例如會(huì)導(dǎo)致，復(fù)合材料的無機(jī)和有機(jī)組分都可能作為無機(jī)或有機(jī)的代謝產(chǎn)物產(chǎn)生或利用。
在這種情況下已知的復(fù)合材料或者由聚硅酸和至少一種磷酸鈣相組成，或者由至少一種磷酸鈣相和一種聚合物組成。例如在DE10003824A1要求保護(hù)一種骨替代材料，這種材料主要包含多孔性的氧化硅-磷酸鈣-復(fù)合物，所述復(fù)合物通過噴嘴形成線。
主要包含化學(xué)組分氧化硅和磷酸鈣的復(fù)合物也稱為生物玻璃、生物活性玻璃、生物陶瓷和生物活性陶瓷。例如在WO9317976、WO9404657、WO9514127和WO9636368中說明了這樣的材料，所述材料包含前述組分，并設(shè)想用作骨替代材料或用作用于合成骨組織的模板。
還建議加入陶瓷和聚合物纖維以使這種復(fù)合物形成結(jié)構(gòu)(US5468544)。此外還可在所述復(fù)合物結(jié)構(gòu)中結(jié)合生物活性的分子，并有控制地將其釋放(US5874109)。
此外在US6416774中說明了一種由多孔性磷酸鈣納米顆粒組成的材料，所述顆粒按一定比例地(anteilig)包含氧化硅和生物活性組分。
為了制造由磷酸鈣相和生理上相關(guān)的有機(jī)聚合物組成的復(fù)合材料，已經(jīng)對(duì)各種不同的組成和制造可能方案進(jìn)行說明。DE68928975T2要求保護(hù)這樣的復(fù)合物，它包括一種磷酸鈣相、一種鞣酸(Tannin)衍生物和一種膠原化合物。
DE4132331C2說明了一種磷酸鈣膠接劑(Zement)粉末，所述粉末除了磷酸鈣相以外還包含水溶性的聚合物。在DE69809158T2中說明了一種磷酸鈣粉末與一種多糖的組合。
在DE19956503A1中公開了一種除了磷酸鈣相還包含硬化的例如乳酸二醇共聚物的形式的基質(zhì)以及其它有機(jī)組分和活細(xì)胞的骨替代材料。所制造的骨替代材料在包括多個(gè)組合的注塑機(jī)的多次注塑機(jī)中或在具有多個(gè)腔的完整注塑機(jī)中制備。
WO9911296中說明了一種包含三個(gè)組分的接骨術(shù)復(fù)合材料。這里所述組分包括一種生物陶瓷或生物玻璃、一種可生物降解的聚合物和一種可生物降解的聚合物基質(zhì)。
Zhao等在Biomaterials 2002，23(15)，3227-34中說明了一種三維有機(jī)網(wǎng)絡(luò)的制造，在這種網(wǎng)絡(luò)中將羥磷灰石顆粒分散到殼聚糖-明膠混合物中。
在CN1338315中將含磷酸鹽和含鈣的溶液以及氫氧化鈉滴入酸性的膠原溶液中，并在過程結(jié)束時(shí)通過離心作用分離和粉碎產(chǎn)物。這里將鈣離子溶液加入酸性的膠原溶液中，然后逐滴地加入磷酸鹽溶液，并接著用氫氧化鈉調(diào)整pH值。
在市場上可獲得的NeuColl公司的產(chǎn)品Collagraft Strip基于包括羥磷灰石(65％)和磷酸三鈣(35％)以及高純度的1型膠原的組成。與自生的骨相比較對(duì)所述材料進(jìn)行觀察并得到有利的評(píng)估結(jié)果(http//www.neucoll.com中的公司文獻(xiàn))。
Bonfield等說明了一種包括溫度和pH值的磷酸鈣-膠原系統(tǒng)的相圖(Bioceramics，Vol.16，eds.M.A.Barbosa等，Trans Tech PublicationsLtd.，Uetikon-Zürich，2003，593-596頁)。
前述復(fù)合材料通常由同時(shí)的并且時(shí)間上錯(cuò)開的過程制成。與此不同，在WO02059395A2中要求保護(hù)由電解液電化學(xué)沉積組分磷酸鈣和殼聚糖，所述電解液包含相應(yīng)組分和前體。
Scharnweber在DE10029520A1中說明了一種仿生地制造的類骨涂層。這里礦物化的膠原基質(zhì)層狀地構(gòu)成。通過浸入膠原溶液中來涂覆有機(jī)相，并且接下來通過電化學(xué)輔助的工藝沉積出磷酸鈣相。
最后還應(yīng)提及，為了實(shí)現(xiàn)可注射性的目的，使生物活性玻璃轉(zhuǎn)化成聚合物懸浮液(WO0030561)。
作為前面所述方法的缺點(diǎn)，在下面主要幾點(diǎn)中說明1.可使用的復(fù)合材料僅可由兩種基本材料產(chǎn)生，即與磷酸鈣結(jié)合的氧化硅(即生物玻璃另外的組成成分)或者具有生理相容的聚合物的磷酸鈣。
2.基于生物玻璃和應(yīng)用材料的復(fù)合材料只具有低于15％的磷含量(作為P2O5)。
3.復(fù)合物的機(jī)械性能由主要組成成分確定。因此在氧化硅和磷酸鈣的組合中幾乎不存在復(fù)合物的彈性性能。而是在較低溫度下制造的材料較脆，或者說在較高溫度下制造的材料的特征是高硬度。
4.通常在制造或后處理復(fù)合物時(shí)采用的、對(duì)于材料形成物理化學(xué)結(jié)構(gòu)必不可少的溫度(500-1200℃)不允許直接結(jié)合有機(jī)的特別是生物有機(jī)的聚合物。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供一種基于聚硅酸的具有較好的機(jī)械特性的復(fù)合材料，這種復(fù)合材料包含多種具有無機(jī)或有機(jī)特性的生理相關(guān)的組分。
復(fù)合材料的構(gòu)造應(yīng)該基本上是可變的，并且保持流體、膏狀或固態(tài)形式。作為主要的施用形式骨替代材料、骨再生材料和骨膠接劑應(yīng)該用這種復(fù)合材料來實(shí)現(xiàn)。
所述復(fù)合材料應(yīng)該可還用于與其材料組成和表面結(jié)構(gòu)無關(guān)地用于對(duì)植入物表面進(jìn)行涂覆。
所述制造基于聚硅酸的作為人或獸醫(yī)植入物表面涂層或作為骨替代材料或骨再生材料的、具有較好的機(jī)械特性復(fù)合材料的目的根據(jù)本發(fā)明這樣來實(shí)現(xiàn)，所述復(fù)合材料以確定的比例包含聚硅酸、有機(jī)聚合物、至少一種磷酸鈣相以及可選地包含一種特定用途的添加劑。已經(jīng)證明，多于15％質(zhì)量百分比的磷酸鈣材料的含量使復(fù)合物的物理化學(xué)穩(wěn)定性明顯提高。根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)和與此相關(guān)的、相對(duì)于復(fù)合物的其它組成成分和施用要求的特性，所述有機(jī)聚合物(的含量)在0.01至20％質(zhì)量百分比的范圍內(nèi)。
這里聚硅酸可以由不同的、可單獨(dú)或組合使用的來源生成。一方面可以是由無機(jī)硅酸鹽進(jìn)行縮合，這通常在酸性或中性的pH條件下進(jìn)行，其中聚硅酸基質(zhì)可按一定比例地包含其它的金屬氧化物，如二氧化鈦和氧化鋁或其前體。同樣可以采用四烷氧基硅烷或有機(jī)烷氧基硅烷作為用于形成聚硅酸和相應(yīng)衍生物的初始材料。另一個(gè)來源由固態(tài)球狀或無定形的硅酸鹽納米或微顆粒提供，其中形成復(fù)合物必需的化學(xué)功能通過顆粒表面的特性來產(chǎn)生。由于與制造和施用相關(guān)的原因所采用的顆粒直徑優(yōu)選在10nm和10μm之間變化。
添加有機(jī)聚合物還使復(fù)合材料的彈性產(chǎn)生有利的變化。所制成的復(fù)合物壓力彈性較高，并且因此脆性較低。這里采用天然的、合成的或半合成的聚合物用作所述有機(jī)聚合物?？梢砸跃畚锘蚬簿畚锘蛘吖不炀酆衔锏男问绞褂盟鼍酆衔铮鼍酆衔锟梢跃哂刑烊换蛉斯げ迦氲姆磻?yīng)活性和官能的基團(tuán)、序列或子結(jié)構(gòu)。
按照施用技術(shù)的觀點(diǎn)，優(yōu)選采用生物聚合物作為復(fù)合物組成成分。這特別是指蛋白質(zhì)和多糖，其片段和衍生物，例如纖維素、海帶多糖、淀粉或其組分直鏈淀粉和支鏈淀粉、糖元、糊精、葡聚糖、茁霉多糖、菊粉、殼聚糖、黃原膠、藻酸和其鹽和酯、阿拉伯樹膠、軟骨素、肝磷脂和角蛋白以及由此衍生的硫酸鹽，透明質(zhì)酸和磷壁酸(Teichonsure)以及由此衍生的酯，天然或改性形態(tài)的膠原和明膠。
同樣也可以采用具有與所有相關(guān)/參與的介質(zhì)的相容性的合成聚合物。這不僅是指單獨(dú)使用所述聚合物，還是指與生物聚合物的組合。這種合成的聚合物特別是來自多聚胺和聚亞胺、多元醇以及其醚和酯，包括可由其衍生出的衍生物如酯和酰胺的聚羧酸的化合物類。原則上也可以考慮采用其它的聚乙烯化合物、聚醚、聚酯、聚酮或聚砜作為復(fù)合物的組成成分。
特別是所述有機(jī)聚合物在水中或所選擇的反應(yīng)介質(zhì)中的可溶性、可膨脹性或可分散性確定了在復(fù)合材料中的百分比(0.01％和20％(w/w))。
所述復(fù)合材料的主要組成成分除了聚硅酸以外通常還有至少一種磷酸鈣相。所述磷酸鈣相可以以結(jié)晶或無定形的形式預(yù)制地添加給反應(yīng)介質(zhì)，或者所述磷酸鈣相也可以通過在中性或堿性的條件下使含鈣和含磷酸鹽的組分結(jié)合而在現(xiàn)場制備。所述磷酸鈣相在進(jìn)一步的制造過程中保持其形態(tài)，從而最終產(chǎn)品由此具有多孔性。作為磷酸鈣相可以采用羥磷灰石、a-或b-磷酸三鈣、磷酸二鈣、二水合磷酸二鈣，五磷酸八鈣或相應(yīng)的混合相或混合物。從治療的觀點(diǎn)上已經(jīng)證明適宜的是，在確定的情況下，所述磷酸鈣相也可以按一定比例地包含亞烷基二膦酸鈣。所述磷酸鈣相還可以附加地起用于與復(fù)合物的聚合物組成成分形成配合物的鈣前體的作用。這種配合物的形成還可以附加地通過按一定比例地添加亞烷基二膦酸鈣來加強(qiáng)。此外，還可以包含金屬陽離子，如鈉離子、鉀離子、銀離子、鎂離子、鋅離子或鋰離子，并且還可以包含陰離子，如氟離子、氯離子、硫酸根、磷酸根或硅酸根。
可選地，除了基本組成成分聚硅酸、聚合物和磷酸鈣組分以外，還可以向所述復(fù)合材料添加特定用途的添加劑。所述添加劑可以用作化學(xué)或形態(tài)上改性的聚硅酸化合物、有機(jī)聚合物或磷酸鈣相。同樣也可以添加固態(tài)的納米?；蚣{米囊或者微?；蛭⒛倚问降奶砑觿?。除了直接添加生物活性物質(zhì)，例如抗生素、抑制腫瘤劑(Tumorstatika)、激素或生長因子或所述物質(zhì)種類的組合物，所述生物活性物質(zhì)也可以以包封的形式使用。通過不同的包封的種類和形式，可以按已知的方式實(shí)現(xiàn)有控制地釋放所述有效物質(zhì)。
所述復(fù)合材料的制造在制造工藝上的實(shí)現(xiàn)這樣開始，即向一種由硅酸溶膠制成的凝膠添加一種有機(jī)聚合物、至少一種磷酸鈣相以及可選地添加一種特定用途的添加劑。由硅酸溶膠制造凝膠在文獻(xiàn)中有廣泛的記載(H.Schmidt“Chemistry of Material Preparation by Sol-Gel-Process”，J.Non-Cryst.Solids 100，51(1998))；JD.F.Ramsay“Sol-Gel-Processing”in Controlled Particle，Droplett and Bubble Formation，Ed.D.J.Wedlock，Butterwoth-Heinemann Ltd.，Oxford，1994，p.1-36)。使所述復(fù)合材料的各組成成分與其化學(xué)或物理特性無關(guān)地順序或組合地結(jié)合。如果所有組分都已結(jié)合，則根據(jù)材料的粘性通過不同的攪拌技術(shù)(攪拌機(jī)構(gòu)，高速攪拌器(Dispergator))進(jìn)行均勻化。接下來的成形同樣通過粘性確定。仍然潮濕的復(fù)合材料例如可進(jìn)行澆鑄、擠出、注塑或者還有噴濺。通過在潮濕的狀態(tài)下在降低壓力的情況下使所述復(fù)合材料沉積，可以實(shí)現(xiàn)在表面上較好的粘附性。此外通過浸漬或噴濺可將復(fù)合材料施加到表面上。這里所述應(yīng)用不僅限于靜態(tài)的表面，而且可以擴(kuò)展到滾動(dòng)的基體。
金屬的、天然的和合成的或陶瓷的表面都適于用所述復(fù)合材料進(jìn)行涂覆，與其粗糙度、預(yù)處理或預(yù)涂覆無關(guān)。
電化學(xué)(陰極)沉積提供了完全不同的一種用所述復(fù)合材料進(jìn)行涂覆的可能性。這里原則上有兩種可能性。一方面可以使用制造完成的組分混合物，或者可以使所述組分順序地電化學(xué)沉積。
聚硅酸衍生物與合適的磷酸鈣的結(jié)合以及聚合物與可選地添加特定用途的添加劑的結(jié)合使得所述復(fù)合材料可與醫(yī)學(xué)產(chǎn)品相結(jié)合使用或直接作為醫(yī)學(xué)產(chǎn)品使用。這里所述復(fù)合材料可以直接用作基質(zhì)、填充劑、儲(chǔ)庫材料或用作包衣?？梢砸苑稚Ⅲw、膏、粉末、顆粒、層或緊湊的成形體的形式使用所述復(fù)合材料。
由于復(fù)合材料本身可含有特定用途的添加劑的可能性，所述復(fù)合材料可以直接作為藥物使用或與藥物結(jié)合使用。
根據(jù)本發(fā)明制造的材料是可植入或可注射的。所述復(fù)合材料的這種具有由此得到的特性的組成使得所述復(fù)合材料可以用于骨替代和/或骨再生。此外，這種材料還用于創(chuàng)傷愈合。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)下面的實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，而不將其局限在所述實(shí)施例上。
實(shí)施例1-制造基于聚硅酸、聚合物和一種磷酸鈣相的復(fù)合材料將9ml的四乙氧基硅烷與3ml 0.1M的鹽酸和3ml的乙醇混合。將水解產(chǎn)物攪拌加入3ml 1.5％的殼聚酸溶液(2％的乳酸)，從而得到一種澄清的溶液。此后借助于高速攪拌器加入9g的羥磷灰石。在50℃下2小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間后，可以壓縮所述材料。在100℃進(jìn)行干燥。這種材料的多孔性為70％(按阿基米德原理測得)。通過吸收氣體確定內(nèi)表面，得出120m2/g的結(jié)果。44％的孔隙在20-80nm的范圍內(nèi)。18％的孔隙具有大于80nm的直徑。
實(shí)施例2-制造基于聚硅酸、聚合物和兩種磷酸鈣相的復(fù)合材料將8ml氨丙基三甲氧基硅烷與3ml的0.1M的鹽酸和3ml的乙醇混合。在水解結(jié)束后，在攪拌的同時(shí)將聚硅酸溶液滴入5ml 0.5％的膠原溶液(在10％的乳酸中)。接下來順序攪拌加入6g β-磷酸三鈣和12g羥磷灰石。馬上使這種復(fù)合材料具有希望的形狀。在50℃下在2小時(shí)的進(jìn)一步反應(yīng)時(shí)間后，在100℃使所述復(fù)合材料干燥。所述材料具有138m2/g的內(nèi)表面。46％的孔隙的尺寸范圍在20-80nm。
實(shí)施例3-制造基于聚硅酸、聚乳酸和羥磷灰石-10％聚合物比例(w/w)的復(fù)合材料將13.8ml四乙氧基硅烷與4ml 0.1M鹽酸和5.5ml乙醇和4ml水混合。將2g聚乳酸(聚內(nèi)消旋乳酸，固有粘度＝0.16-0.24dl/g，平均摩爾量2000g/mol)和14g羥磷灰石均勻地混合，并在3分鐘內(nèi)使其分散到冷卻到10℃的聚硅酸溶膠中。在50℃下將這種均勻的物質(zhì)保持約2小時(shí)。接下來可通過擠出對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行成形。在室溫下將所述復(fù)合材料放置24小時(shí)以進(jìn)行硬化，并接下來在100℃進(jìn)行干燥。
實(shí)施例4-基于聚硅酸、聚乳酸和羥磷灰石-20％聚合物比例(w/w)的復(fù)合材料的制造將13.8ml四乙氧基硅烷與4ml 0.1M的鹽酸和5.5ml乙醇和4ml水混合。將4g聚乳酸(聚內(nèi)消旋乳酸，固有粘度＝0.16-0.24dl/g，平均摩爾量2000g/mol)和12.3g羥磷灰石均勻地混合，并在3分鐘內(nèi)使其分散到冷卻到10℃的聚硅酸溶膠中。在50℃下將這種均勻的物質(zhì)保持約2小時(shí)。接下來可通過擠出對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行成形。在室溫下將所述復(fù)合材料放置24小時(shí)以進(jìn)行硬化，并接下來在100℃進(jìn)行干燥。
實(shí)施例5-基于聚硅酸、含有效物質(zhì)的聚乳酸微顆粒和羥磷灰石的復(fù)合材料的制造將14ml四乙氧基硅烷與4ml 0.1M的鹽酸和5.5ml乙醇和4ml水混合。將2g含有20％鹽酸萬古霉素的聚(乳酸-乙醇酸)微顆粒(由聚丙交酯-乙交酯(固有粘度＝0.16-0.24dl/g，平均摩爾量17000g/mol)制備，d＝48μm)和14g羥磷灰石均勻地混合，并在3分鐘內(nèi)使其分散到冷卻到10℃的聚硅酸溶膠中。在50℃下將這種均勻的物質(zhì)保持約2小時(shí)。接下來可通過擠出對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行成形。在室溫下將所述復(fù)合材料放置24小時(shí)以進(jìn)行硬化，并接下來在100℃進(jìn)行干燥。
實(shí)施例6-采用聚硅酸鈉米顆粒的情況下復(fù)合材料的制造將36g的膠狀分散的聚硅酸納米顆粒(34％質(zhì)量百分比的Si2O，表面為110-150m2/g)與14ml 0.1M的鹽酸混合，并在超聲波浴中活化10分鐘。將這種溶液攪拌加入15ml的殼聚糖溶液(在2％的乳酸中為1.5％)。接下來向這種白色的、均勻的溶液中分散11.9g的羥磷灰石。在50℃下在1小時(shí)的保溫時(shí)間之后，通過擠出或刮刷(Ausstreichen)使所述復(fù)合材料成形。在100℃使所述材料干燥。
實(shí)施例7-在采用聚硅酸微顆粒的情況下制造復(fù)合材料將3g的聚硅酸微顆粒(無孔、普通、7μmol/g的Si-OH，d＝1μm)懸浮到8ml 0.1M的鹽酸中，并在超聲波浴中10分鐘的活化時(shí)間之后攪拌加入15g羥磷灰石，直至實(shí)現(xiàn)均勻的稠度(Konsistenz)。將擠出的物質(zhì)在空氣中干燥24小時(shí)，并最終在100℃干燥。
實(shí)施例8-在采用環(huán)氧官能化的聚硅酸顆粒的情況下制造復(fù)合材料將1g的聚硅酸納米顆粒(無孔、環(huán)氧官能化、球形、8μmol/g，d＝300μm)借助于超聲波再懸浮到15ml 2％的藻酸鈉溶液中。再攪拌15分鐘。接下來加入9.5g的羥磷灰石作為磷酸鈣相。將這種物質(zhì)在50℃保持1小時(shí)，并接著使其具有希望的形狀。在100℃使所述復(fù)合材料干燥。
實(shí)施例9-由聚硅酸、聚合物和一種磷酸鈣相出發(fā)制造可注射的復(fù)合材料為了制造可注射的所述復(fù)合材料，由9ml四乙氧基硅烷與3ml 0.1M的鹽酸和3ml乙醇和水制造聚硅酸溶膠。為此逐滴添加3ml 1.5％的殼聚酸(在2％的乳酸中)。通過一混合管使10ml聚硅酸溶膠-殼聚酸溶液與15.6g的二水合磷酸二鈣相互反應(yīng)。這樣制成的復(fù)合材料在注射時(shí)不會(huì)溶于SBF緩沖液中，并具有壓力彈性的特性。
實(shí)施例10-通過使各組分前后順序地電化學(xué)沉積來制造復(fù)合材料在pH 5.0的情況下，在電化學(xué)沉積的磷酸鈣相(包括較重和較輕的可溶磷酸鈣相)上從1.5％的殼聚酸溶液中電化學(xué)沉積出殼聚酸。沖洗掉多余的類似凝膠的殼聚酸膜。接著，通過采用0.01M的硅酸鈉溶液作為聚硅酸前體，在(殼聚酸沉積物)上產(chǎn)生一硅酸鹽表面。在添加0.1M的氯化鈣溶液和1M鹽酸的情況下，在5和8V之間的電壓下，在磷酸鈣-殼聚酸涂層上產(chǎn)生含鈣的聚硅酸層。
實(shí)施例11-制造具有硫酸慶大霉素作為添加劑的復(fù)合材料將27ml四乙氧基硅烷與8ml 0.1M的鹽酸和10ml乙醇混合。在烷氧基硅烷的水解結(jié)束后，將聚硅酸溶液逐滴地加入7.5ml膠原溶液(在10％的乳酸中)中。在攪拌的同時(shí)將27g的羥磷灰石和18g的β-磷酸三鈣加入所述溶液中。將2.25g硫酸慶大霉素溶解到4ml水中，并將其攪拌加入所述復(fù)合材料中。30分鐘后將產(chǎn)物澆鑄成形，并在130℃干燥。
實(shí)施例12-制造具有鹽酸萬古霉素作為添加劑的復(fù)合材料將18ml四乙氧基硅烷與5ml 0.1M的鹽酸混合，并加入7ml乙醇。在水解結(jié)束后將該溶液加入5ml 0.5％的膠原溶液(在10％的乳酸中)。此后攪拌加入磷酸鈣相-羥磷灰石(18g)和β-磷酸三鈣(12g)。作為固體物質(zhì)加入1.5g鹽酸萬古霉素，并借助于磁力攪拌器對(duì)所述復(fù)合材料進(jìn)行30分鐘的再攪拌。將所述復(fù)合材料澆鑄成形，并接著在100℃使其干燥。
實(shí)施例13-在添加亞烷基二膦酸酯/鹽的情況制造復(fù)合材料將18ml四乙氧基硅烷與5ml 0.1M的鹽酸混合，并加入7ml乙醇。在水解結(jié)束后將該溶液加入5ml 0.5％的膠原溶液(在10％的乳酸中)。此后攪拌加入磷酸鈣相-羥磷灰石(20g)和β-磷酸三鈣(10g)。將1.0g氯屈膦酸鈉(二氯亞甲基二膦酸鈉)加入5ml 1M的氯化鈣溶液中。接著將該懸浮液添加給所述復(fù)合材料。進(jìn)行30分鐘的再攪拌。將所述復(fù)合材料澆鑄成形，并接著在100℃使其干燥。
權(quán)利要求
1.基于聚硅酸的具有改善的機(jī)械特性的、作為人類醫(yī)學(xué)或獸醫(yī)學(xué)植入物的表面層或作為骨替代材料或骨再生材料的復(fù)合材料，其特征在于作為主要組成成分，所述復(fù)合材料含有a)含量在0.01至20％(w/w)的有機(jī)聚合物，b)含量大于15％(w/w)的至少一種磷酸鈣相，c)以及可選地含有一種特定用途的添加劑，以及，在150℃以下的溫度下干燥后，所述復(fù)合材料具有多孔結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，通過縮合由無機(jī)硅酸鹽獲得聚硅酸基質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，通過縮合由四烷氧基硅烷獲得聚硅酸基質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，所述聚硅酸基質(zhì)包括固態(tài)球狀的或無定形的硅酸鹽納米顆?；蚬杷猁}微顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的復(fù)合材料，其特征在于，聚硅酸基質(zhì)包括固態(tài)球狀的或無定形的硅酸鹽納米顆?；蚬杷猁}微顆粒，其中所述顆粒具有在10nm至10μm范圍內(nèi)的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，通過縮合有機(jī)烷氧基硅烷由有機(jī)殘基對(duì)聚硅酸基質(zhì)進(jìn)行改性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，所述聚硅酸基質(zhì)按一定比例地包含其它金屬氧化物，如二氧化鈦和氧化鋁或其前體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其特征在于，通過結(jié)合根據(jù)權(quán)利要求2至7的化合物、材料、前體或顆粒來生成所述聚硅酸基質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8的復(fù)合材料，其特征在于，所述有機(jī)聚合物具有天然的、合成的或半合成的來源。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9的復(fù)合材料，其特征在于，所述有機(jī)聚合物作為均聚物或共聚物或作為共混聚合物存在。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10的復(fù)合材料，其特征在于，所述有機(jī)聚合物通過反應(yīng)活性的或官能的基團(tuán)、序列或子結(jié)構(gòu)改性。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11的復(fù)合材料，其特征在于，所述有機(jī)聚合物是可溶于水的或可分散于水中的化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12的復(fù)合材料，其特征在于，所述有機(jī)聚合物是生物聚合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13的復(fù)合材料，其特征在于，所述生物聚合物是聚酰胺，如聚氨基酸、肽、蛋白質(zhì)或其片段或衍生物。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14的復(fù)合材料，其特征在于，所述生物聚合物是多糖或其片段或衍生物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至9的復(fù)合材料，其特征在于，所述有機(jī)聚合物是一種合成聚合物，優(yōu)選地選自包括多聚胺或聚亞胺、多元醇和相應(yīng)的酯、包括其衍生物的聚羧酸或基于聚乙烯化合物的聚合物的組。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16的復(fù)合材料，其特征在于，采用預(yù)制的或現(xiàn)場制備的磷酸鈣作為磷酸鈣相。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17的復(fù)合材料，其特征在于，主要采用羥磷灰石、α-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣、磷酸二鈣、二水合磷酸二鈣、五磷酸八鈣或相應(yīng)的混合相或混合物作為磷酸鈣相。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18的復(fù)合材料，其特征在于，所述磷酸鈣相接一定比例地包含亞烷基二膦酸鈣。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19的復(fù)合材料，其特征在于，所述磷酸鈣相按一定比例地包含其它金屬陽離子，如鈉離子、鉀離子、銀離子、鎂離子、鋅離子或鋰離子。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20的復(fù)合材料，其特征在于，所述磷酸鈣相按一定比例地包含其它陰離子，如氟離子、氯離子、硫酸根、磷酸根或硅酸根。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21的復(fù)合材料，其特征在于，作為特定用途的添加劑添加化學(xué)或形態(tài)上改性的聚硅酸化合物、有機(jī)聚合物或磷酸鈣相。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至22的復(fù)合材料，其特征在于，添加固態(tài)納米粒或納米囊或者微?；蛭⒛倚问降奶砑觿?br>
24.根據(jù)權(quán)利要求1至23的復(fù)合材料，其特征在于，作為特定用途的添加劑單獨(dú)地或組合地添加生物活性物質(zhì)，例如抗生素、抑制腫瘤劑、激素或生長因子。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的復(fù)合材料，其特征在于，通過包封保護(hù)所述生物活性物質(zhì)和有控制地釋放所述生物活性物質(zhì)。
26.用于制造基于聚硅酸的復(fù)合材料的方法，其特征在于，向由硅酸溶膠制成的凝膠中添加有機(jī)聚合物、磷酸鈣相以及可選地添加特定用途的添加劑。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的用于制造復(fù)合材料的方法，其特征在于，制造步驟順序地或組合地進(jìn)行。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的用于制造復(fù)合材料的方法，其特征在于，通過攪拌過程使所述組分均勻地分散。
29.根據(jù)權(quán)利要求26至28的用于制造復(fù)合材料的方法，其特征在于，通過澆鑄、擠出、注塑、噴濺或者其它方法對(duì)所述復(fù)合材料進(jìn)行成形。
30.根據(jù)權(quán)利要求26至28的用于制造復(fù)合材料的方法，其特征在于，在降低壓力的情況下使所述組分沉積在表面上。
31.根據(jù)權(quán)利要求26至28的用于制造復(fù)合材料的方法，其特征在于，通過浸漬或噴濺將所述組分施加到表面上。
32.根據(jù)權(quán)利要求29至31的用于制造復(fù)合材料的方法，其特征在于，將所述組分施加到轉(zhuǎn)動(dòng)的基體的表面上。
33.根據(jù)權(quán)利要求29至32的用于制造復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述表面是金屬的表面、天然和合成的聚合物表面或陶瓷的表面。
34.根據(jù)權(quán)利要求26至28的用于制造復(fù)合材料的方法，其特征在于，使所述組分電化學(xué)沉積。
35.根據(jù)權(quán)利要求26、27和34的用于制造復(fù)合材料的方法，其特征在于，使所述組分順序地沉積。
36.根據(jù)權(quán)利要求1至35制造的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料與醫(yī)學(xué)產(chǎn)品相結(jié)合使用或作為醫(yī)學(xué)產(chǎn)品使用。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料用作基質(zhì)、填充劑、儲(chǔ)庫材料或用作包衣。
38.根據(jù)權(quán)利要求36的復(fù)合材料，其特征在于，以分散體、膏、粉末、顆粒、層或緊湊的成形體的形式使用所述復(fù)合材料。
39.根據(jù)權(quán)利要求36的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料含有生物活性化合物作為特定用途的添加劑和/或所述復(fù)合材料與藥物結(jié)合使用。
40.根據(jù)權(quán)利要求36的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料是可植入或可注射的。
41.根據(jù)權(quán)利要求36的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料用于骨替代和/或骨再生。
42.根據(jù)權(quán)利要求36的復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料用于創(chuàng)傷愈合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于聚硅酸的復(fù)合材料，它由于新型的組成而具有較好的機(jī)械特性并可以以分散液、膏、粉末、顆粒、層或緊湊的成型體的形式存在。根據(jù)本發(fā)明制造具有較好的機(jī)械特性的基于聚硅酸的復(fù)合材料的目的這樣來實(shí)現(xiàn)，即所述復(fù)合材料含有聚硅酸、含量在0.01至20％質(zhì)量百分比的有機(jī)聚合物，含量大于15％(w/w)的至少一種磷酸鈣相和可選地含有一種特定用途的添加劑。根據(jù)本發(fā)明制造的復(fù)合材料是可植入或可注射的。所述復(fù)合材料的組成和由此帶來的特性一起，使得這種復(fù)合材料在人類醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)的應(yīng)用中用于用作骨替代和/或用于骨再生。此外，這種材料還可用于創(chuàng)傷治療。
文檔編號(hào)A61L27/44GK1929881SQ200580007962
公開日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月13日
發(fā)明者M·特勒, H-G·諾伊曼 申請(qǐng)人:Dot有限公司