一种多孔微球骨填充材料的三维可控结构制造技术

一种多孔微球骨填充材料的三维可控结构，包括球形基体，该球形基体内部全部充满或者部分充满三维贯通的管状孔，该管状孔在所述球形基体内的分布、所述球形基体的孔隙率、所述管状孔的形状和孔径大小根据不同的生物医用要求能够准确进行调整；所述球形基体的材质为生物相容性良好的纯钛或者钛合金，直径为1～10mm，孔隙率为10％～90％；所述管状孔的孔径为0.05～2mm，截面形状为包括圆形、椭圆形和六角形在内的任意形状，表面覆盖有多孔结构的氧化钛陶瓷层、复合钙与磷陶瓷层、羟基磷灰石涂层等生物活性涂层，三维可控结构的表面经过微弧氧化或阳极氧化处理。本实用新型专利技术结构合理，三维多孔结构可控，力学性能优良，生物相容性好，达到了理想的骨整合与生物学愈合效果，能够满足大多数骨填充和骨修复的应用要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于用于骨修复和骨填充的骨科材料，具体涉及一种多孔微球骨填充材料的三维可控结构，属于生物医用材料

技术介绍
随着人口老龄化趋势的发展，骨质疏松、骨折等疾病的发病率越来越高，治疗这些疾病的传统方法是采用骨水泥(PMMA)作为填充修复材料，虽然PMMA具有成型性好、机械强度高等优点，但是其也有无法避免的缺点和风险：(1)PMMA固化时产生大量的热量，会导致周围骨组织不同程度的坏死，同时还会影响周围其他的血管及神经组织；(2)生物相容性差，难以降解，并且PMMA硬且脆，弹性模量高，易导致二次骨折；(3)误注和渗漏的PMMA会导致损伤脊髓、神经及血管等危险；(4)术中容易引起低血压和肺动脉等并发症，严重者会导致死亡。针对传统的骨水泥填充材料存在的不足和由此带来的手术风险，国际和国内在寻找一种新型的骨水泥材料替代品，但迄今为止，尚无理想的骨填充材料在临床上应用。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种多孔微球骨填充材料的三维可控结构，以替代或部分替代目前的骨水泥，其三维多孔结构可控，力学性能优良，生物相容性好，能够达到理想的骨整合与生物学愈合效果。本技术解决其技术问题的技术方案是：一种多孔微球骨填充材料的三维可控结构，包括球形基体，该球形基体内部全部充满或者部分充满三维贯通的管状孔，该管状孔在所述球形基体内的分布、所述球形基体的孔隙率、所述管状孔的形状和孔径大小根据不同的生物医用要求能够准确进行调整。优选地，所述的球形基体的材质为生物相容性良好的纯钛或者钛合金。优选地，所述的球形基体的直径为1～10mm，孔隙率为10％～90％。优选地，所述的管状孔的孔径为0.05～2mm。优选地，所述的管状孔的截面形状为包括圆形、椭圆形和六角形在内的任意形状。优选地，所述的球形基体的外表面和所述管状孔的表面通过后续的表面处理覆盖有多孔结构的生物活性涂层。优选地，所述的生物活性涂层为氧化钛陶瓷层，或者复合钙与磷陶瓷层，或者羟基磷灰石涂层，或者具有载药功能的陶瓷涂层。优选地，所述的表面处理为微弧氧化或阳极氧化。与现有的骨植入材料相比，本技术具有以下优点：1、管状孔的表面经过生物活性处理，设有生物活性涂层，具有生物活性，因而大大提高多孔钛微球骨填充材料的骨诱导特性，显著改善了骨整合能力，能够促进新骨生成和固定，达到理想的骨整合与生物学愈合效果；通过改变涂层的结构和成分，能够分别实现抗感染、抗肿瘤等功效。2、多孔微球骨填充材料的结构根据不同的生物医用要求能够在制备过程中准确进行调整，有利于体液传输和骨传导，提高了力学性能。3、本技术结构合理、性能优良，能够满足大多数骨填充和骨修复的应用要求。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术的外观图。图3是本技术具有活性涂层的表面示意图。具体实施方式本技术涉及一种多孔微球骨填充材料，其由铸造和腐蚀工艺两步制备而成。多孔微球内部孔隙、孔径大小等参数准确可调；孔表面经过生物活性处理，具有活性涂层。该多孔微球骨填充材料可以用于骨修复和骨填充，具有优秀的生物相容性和骨传导特性。如图1所示，所述多孔微球骨填充材料的三维可控结构，包括球形基体1，该球形基体1内部全部充满或者部分充满三维贯通的管状孔2，该管状孔2在所述球形基体1内的分布、所述球形基体1的孔隙率、所述管状孔2的形状和孔径大小根据不同的生物医用要求能够提高制备工艺过程准确进行调整。所述的球形基体1的材质为生物相容性良好的纯钛，或者其他生物相容性好的钛合金。所述的球形基体1的直径为1～10mm，孔隙率为10％～90％。请参阅图2和图3，所述的管状孔2的截面形状为任意形状，如圆形、椭圆形、扁平形、六角形，或者其他的形状，孔径为0.05～2mm。所述的三维可控结构还可以经过后续的表面处理，包括微弧氧化、阳极氧化等通用的电化学技术。所述的三维可控结构经过电化学处理后，在管状孔2的表面覆盖有多孔结构的生物活性涂层，该生物活性涂层为氧化钛陶瓷层，或者复合钙与磷陶瓷层，或者羟基磷灰石涂层，或者具有载药功能的陶瓷涂层；不同的涂层具有不同的生物医用功能。本技术的制备过程如下：先按照预定的结构，将造孔材料的金属丝制成预定的三维空间构型，采用喷铸、吸铸、无压浸渗、压力铸造等方法将基体材料的熔体渗入预先成型的三维空间构型的孔隙中，形成基体材料/造孔材料的复合结构，然后将该复合结构中的造孔材料金属丝采用化学腐蚀方法去除，形成多孔微球骨填充材料的三维可控结构。上述基体材料可以是钛或者钛合金。上述造孔材料可以是钽丝、钼丝、钨丝、铌丝等熔点比基体材料熔点高的金属丝。上述金属丝形状可以是圆形丝、扁平丝或者其他形状的金属丝。上述三维空间构型按照预设结构，采用常规机械绕制而成，其金属丝的分布、大小等参数按照设定要求准确可控。本技术结构合理、性能优良，可以满足大多数骨修复和骨填充的需要，表面的生物活性涂层可以大大提高多孔钛微球的骨诱导特性。通过改变涂层的结构和成分，还可以分别实现抗感染、抗肿瘤等功效。以下为本技术的实施例。实施例1采用0.3mm的钽丝编制成预设的球形，在其内部充满钛液，通过腐蚀工艺，得到孔隙率为42％、孔径大小为0.3mm、直径为3mm的多孔钛微球，其孔的形状是圆柱形，开孔率达到100％。在其表面通过微弧氧化方法涂覆一层氧化钛层，该涂层具有多孔结构，涂层厚度约为18微米，适用于对强度要求较高的骨修复场合。实施例2采用2mm的钼丝编制成预设的球形，在其内部充满Ti-6Al-4V熔体，通过腐蚀工艺，得到孔隙率为90％、孔径大小为2mm、直径为10mm的多孔钛合金微球，其孔呈扁平状，开孔率达到100％。在其表面通过阳极氧化方法涂覆一层钙、磷的复合涂层，该涂层具有多孔结构，涂层厚度约为18微米，适用于对强度要求较高的骨修复场合。实施例3采用0.05mm的钨丝编制成预设的球形，在其内部充满钛钽熔体，通过腐蚀工艺，得到孔隙率为10％、孔径大小为0.05mm、直径为1mm的多孔钛合金微球，其孔呈六角状，开孔率达到100％。在其表面通过微弧氧化方法涂覆一层羟基磷灰石涂层，该涂层具有多孔结构，涂层厚度约为18微米，适用于对强度要求较高的骨修复场合。上述仅为本技术的优选实施例，必须指出的是，所属领域的技术人员凡依本实用新
型申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔微球骨填充材料的三维可控结构，其特征在于：所述三维可控结构包括球形基体，该球形基体内部全部充满或者部分充满三维贯通的管状孔。

【技术特征摘要】
1.一种多孔微球骨填充材料的三维可控结构，其特征在于：所述三维可控结构包括球形基体，该球形基体内部全部充满或者部分充满三维贯通的管状孔。2.根据权利要求1所述的多孔微球骨填充材料的三维可控结构，其特征在于：所述的球形基体的材质为生物相容性良好的纯钛或者钛合金。3.根据权利要求2所述的多孔微球骨填充材料的三维可控结构，其特征在于：所述的球形基体的直径为1～10mm，孔隙率为10％～90％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：何国，江国锋，王东，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：上海;31