專利名稱：一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法
專利說明一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法 本發(fā)明涉及一種增強生物材料支架機械強度的方法，具體地說是一種利用表面修飾技術(shù)增強陶瓷類多孔支架的方法。在現(xiàn)有技術(shù)中，骨缺損的修復(fù)材料及組織工程骨的支架材料，可以分為人工合成材料、天然材料及其衍生物，以及它們的復(fù)合物。人工合成的無機材料中，生物陶瓷由于其良好的生物相容性，特別是β-TCP，由于其具有生物可降解性，備受關(guān)注；另外天然材料及其衍生物的結(jié)構(gòu)、成分組成與自身組織相近，符合自身的生理要求，并具有良好的相容性，特別是其多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，人工很難模擬，具有潛在的商業(yè)利用價值。諸如專利CN97108538.2，CN03117954.1，CN00132082.3等公開的就是有關(guān)天然材料的制作加工方法。但是這些天然材料，來源于動物骨組織，經(jīng)過常規(guī)的處理，很難去除所有的病原體如脘病毒，臨床應(yīng)用時帶有很大的風(fēng)險性，很難達到100％的安全。
為了解決此問題CN03134455.0提供方法制備的陶瓷化骨可以完全去除骨中的蛋白成分，但是，成品機械性能和韌性下降了很多，特別是松質(zhì)骨，只能作為小的骨缺損填充材料。難以滿足臨床及組織工程骨研究及應(yīng)用的需求。目前，尚未有具備各方面能滿足臨床需要的天然骨及其衍生物的產(chǎn)品。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠顯著提高增強陶瓷類生物支架機械強度的方法。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)，一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，包括以下步驟(1)浸泡將陶瓷類生物支架浸泡在明膠溶液或殼聚糖溶液，或明膠/殼聚糖混和液中；(2)干燥取出漓干，在50～80℃干燥箱中干燥1-2小時；(3)交聯(lián)用EDC或戊二醛溶液進行交聯(lián)反應(yīng)；(4)洗滌；(5)干燥漓干，40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
所述的陶瓷類生物支架是指煅燒骨或多孔β-TCP陶瓷，還可以采用其他形式的陶瓷類生物支架。需要注意的是，陶瓷類生物支架在進行增強機械強度前都需要經(jīng)過處理。
在浸泡時，所述的明膠溶液的濃度為1-15％。所述的殼聚糖溶液的濃度為0.2-10％。而所述的明膠/殼聚糖混合液中明膠與殼聚糖的比例為1∶9-9∶1。浸泡時的工藝參數(shù)為時間為1-2小時，負壓為30Kpa-100Kpa。
本發(fā)明的關(guān)鍵之處在于交聯(lián)工藝。交聯(lián)后的生物材料的壓縮強度比未交聯(lián)的要強6～12倍，可達4-6MPa。
使用的交聯(lián)劑可以是EDC或者戊二醛。EDC的濃度為30mM。而戊二醛的為0.25％～2％。交聯(lián)反應(yīng)的時間為0.5～2小時。
交聯(lián)后，對生物材料用蒸餾水進行洗滌。如采用的是戊二醛作為交聯(lián)劑，在使用蒸餾水進行洗滌前，首先用2％硼氫化鈉溶液洗滌，以除去游離的戊二醛。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法。經(jīng)由本方法制備的陶瓷類生物支架的強度比普通生物支架高6～12倍，可達4-6MPa。解決了臨床及組織工程骨研究及應(yīng)用的需求。以下對本發(fā)明作進一步的說明，這種技術(shù)對本專業(yè)的人員來說還是清楚地。
例1選取動物的四肢骨骨干、干骺端、肋骨、髂骨及其它不規(guī)則骨等切割成所需形狀，高壓水沖洗干凈；置入0.5mol/L氫氧化鈉溶液中脫脂12小時，沖洗干凈后，SDS洗滌2小時，再沖洗干凈，漓干，然后在在60℃的烘箱中進行干燥，將脫水干燥后的骨塊置于高溫爐中以800℃煅燒2小時，冷卻后備用。
上述步驟完成后，將陶瓷類生物支架浸泡在濃度為3％的明膠中。浸泡時的工藝參數(shù)為時間為1個小時，負壓為40Kpa。然后，取出漓干，在70℃干燥箱中干燥1個小時；再用30mM的EDC進行交聯(lián)反應(yīng)，然后用蒸餾水洗滌；最后漓干，在40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
例2
選取動物的四肢骨骨干、干骺端、肋骨、髂骨及其它不規(guī)則骨等切割成所需形狀，高壓水沖洗干凈；置入0.5mol/L氫氧化鈉溶液中脫脂12小時，沖洗干凈后，SDS洗滌2小時，再沖洗干凈，漓干，然后在在60℃的烘箱中進行干燥，將脫水干燥后的骨塊置于高溫爐中以800℃煅燒2小時，冷卻后備用。
上述步驟完成后，將陶瓷類生物支架浸泡在濃度為3％的殼聚糖溶液中。浸泡時的工藝參數(shù)為時間為1.5個小時，負壓為50Kpa。然后，取出漓干，在55℃干燥箱中干燥2個小時；再用30mM的EDC進行交聯(lián)反應(yīng)，然后用蒸餾水洗滌；最后漓干，在40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
例3(1)將重量比為1∶1的TCP粉體和PEG(制孔劑)混和均勻，兩者再和二氧化硅溶膠混和均勻，從而得到漿料備用；(2)再將有機海綿用蒸餾水、75％乙醇、95％乙醇清洗，干燥，備用；(3)然后將上述處理后的有機海綿，利用浸漬法將漿料灌注到有機海綿內(nèi)，并去除多余的漿料；(4)將得到有機海綿漿料復(fù)合體放置再50℃的干燥箱中干燥4小時，然后，降到室溫，取出備用；將由上述步驟得到的有機海綿漿料復(fù)合體放置高溫電阻爐煅燒，以800℃的條件煅燒3小時，恢復(fù)室溫后，重復(fù)(3)、(4)步驟，然后在高溫電阻爐中以1100℃的條件煅燒3小時，得到多孔β-TCP。
上述步驟完成后，將陶瓷類生物支架浸泡在濃度為10％的明膠溶液中。浸泡時的工藝參數(shù)為時間為1.5個小時，負壓為150Kpa。然后，取出漓干，在75℃干燥箱中干燥2個小時；再用0.5％戊二醛進行交聯(lián)反應(yīng)，然后先用2％硼氫化鈉溶液洗滌，再用蒸餾水洗滌；最后漓干，在40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
例4(1)將重量比為1∶1的TCP粉體和PEG(制孔劑)混和均勻，兩者再和二氧化硅溶膠混和均勻，從而得到漿料備用；(2)再將有機海綿用蒸餾水、75％乙醇、95％乙醇清洗，干燥，備用；(3)然后將上述處理后的有機海綿，利用浸漬法將漿料灌注到有機海綿內(nèi)，并去除多余的漿料；(4)將得到有機海綿漿料復(fù)合體放置再50℃的干燥箱中干燥4小時，然后，降到室溫，取出備用；將由上述步驟得到的有機海綿漿料復(fù)合體放置高溫電阻爐煅燒，以800℃的條件煅燒3小時，恢復(fù)室溫后，重復(fù)(3)、(4)步驟，然后在高溫電阻爐中以1150℃的條件煅燒3小時，得到多孔β-TCP。
上述步驟完成后，將陶瓷類生物支架浸泡在濃度為9％的殼聚糖溶液中。浸泡時的工藝參數(shù)為時間為2個小時，負壓為250Kpa。然后，取出漓干，在75℃干燥箱中干燥2個小時；再用0.5％戊二醛進行交聯(lián)反應(yīng)，然后先用2％硼氫化鈉溶液洗滌，再用蒸餾水洗滌；最后漓干，在40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
例5
(1)將重量比為1∶1的TCP粉體和PEG(制孔劑)混和均勻，兩者再和二氧化硅溶膠混和均勻，從而得到漿料備用；(2)再將有機海綿用蒸餾水、75％乙醇、95％乙醇清洗，干燥，備用；(3)然后將上述處理后的有機海綿，利用浸漬法將漿料灌注到有機海綿內(nèi)，并去除多余的漿料；(4)將得到有機海綿漿料復(fù)合體放置再50℃的干燥箱中干燥4小時，然后，降到室溫，取出備用；將由上述步驟得到的有機海綿漿料復(fù)合體放置高溫電阻爐煅燒，以800℃的條件煅燒3小時，恢復(fù)室溫后，重復(fù)(3)、(4)步驟，然后在高溫電阻爐中以1200℃的條件煅燒3小時，得到多孔β-TCP。
上述步驟完成后，將陶瓷類生物支架浸泡在濃度為10％的明膠及9％的殼聚糖的混合溶液中。其中明膠殼聚糖＝1∶1。浸泡時的工藝參數(shù)為時間為2個小時，負壓為250Kpa。然后，取出漓干，在75℃干燥箱中干燥2個小時；再用0.5％戊二醛進行交聯(lián)反應(yīng)，然后先用2％硼氫化鈉溶液洗滌，再用蒸餾水洗滌；最后漓干，在40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，其特征在于包括以下步驟(1)浸泡將陶瓷類生物支架浸泡在明膠溶液或殼聚糖溶液，或明膠/殼聚糖混和液中；(2)干燥取出漓干，在50～80℃干燥箱中干燥1-2小時；(3)交聯(lián)用EDC或戊二醛溶液進行交聯(lián)反應(yīng)；(4)洗滌；(5)干燥漓干，40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，其特征在于所述的陶瓷類生物支架是指煅燒骨或多孔β-TCP陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，其特征在于所述的明膠溶液的濃度為1-15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，其特征在于所述的殼聚糖溶液的濃度為0.2-10％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，其特征在于所述的明膠/殼聚糖混合液中明膠與殼聚糖的比例為1∶9-9∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，其特征在于浸泡時的工藝參數(shù)為時間為1-2小時，負壓為30Kpa-100Kpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，其特征在于所述的EDC的濃度為30mM。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，其特征在于所述的戊二醛的濃度為0.25％～2％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，其特征在于交聯(lián)反應(yīng)的時間為0.5～2小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增強生物材料支架機械強度的方法，具體地說是一種利用表面修飾技術(shù)增強陶瓷類多孔支架的方法。一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法，其特征在于包括以下步驟(1)浸泡將陶瓷類生物支架浸泡在明膠溶液或殼聚糖溶液，或明膠/殼聚糖混和液中；(2)干燥取出漓干，在50～80℃干燥箱中干燥1－2小時；(3)交聯(lián)用EDC或戊二醛溶液進行交聯(lián)反應(yīng)；(4)洗滌；(5)干燥漓干，40℃烘箱中干燥，得到終產(chǎn)品。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，提供了一種增強陶瓷類生物支架機械強度的方法。經(jīng)由本方法制備的陶瓷類生物支架的強度比普通生物支架高6～12倍，可達4－6MPa。解決了臨床及組織工程骨研究及應(yīng)用的需求。
文檔編號C04B35/447GK1765834SQ20051002950
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者丁建明, 蔡子升 申請人:丁建明