一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的制备浆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生物陶瓷支架材料的制备。一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的制备浆料，浆料按质量百分比计包括以下的组分：ZrO

Preparation of slurry of two zirconia porous biological bone repairing bracket and preparation method thereof

The invention relates to the preparation of biological ceramic support materials. A preparation of two zirconia porous biological bone repair bracket. The size of the slurry consists of the following components according to mass percentage: ZrO

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的制备浆料及其制备方法
本专利技术涉及生物陶瓷支架材料的制备。
技术介绍
由于创伤、炎症、肿瘤的外科治疗所导致的骨缺损特别是大段骨缺损，是除了由骨折所致的骨不连外，引起功能丧失并影响生活质量的主要原因。目前传统自体松质骨移植是治疗局部骨缺损的金标准。但是其存在不可否认的局限性，如供骨区损伤，术后并发症和治疗费用等问题，更重要的是来源与数量有限。异体骨移植则不受形状与数量的限制，可达到即时的骨量要求，其骨愈合过程与传统的长段自体移植骨基本类似。但是异体骨经各种灭菌处理后缺乏自身成骨作用，骨愈合过程缓慢且多存在不同程度的排斥反应，因此效果不佳。随着生物材料科学的兴起，以生物材料来制作移植替代物的组织工程学正在不断的发展。因此，组织工程骨修复骨缺损也成为当前研究热点。骨组织工程支架材料是指能与成骨细胞结合并能置入生物体的材料，它是组织工程化骨的最基本构架。植入体内后，支架材料与宿主组织接触部分发生化学结合，能长期发挥功能，而不至于在界面处发生松动与破坏。理想的骨组织工程支架材料应具备以下条件：良好的组织相容性和良好的表面活性，有利于细胞的粘附，并为细胞在其表面生长、增殖和分泌基质提供良好的微环境；具有可塑性，可被加工成所需的形状，并有一定的机械强度，在置入体内后的一定时间内仍可保持其形状，使新形成的组织具有一定的外形；具有三维立体结构，材料必须是高度多孔的，类似泡沫状，孔隙率应达到80%以上，具有较大的内表面积，一方面有利于细胞的植入粘附，另一方面有利于细胞营养成分的渗入和细胞代谢产物的排除。目前，骨组织工程支架材料主要分为三类：生物衍生材料、陶瓷材料和高分子材料。生物衍生材料具有抗原性，特别是植体较大时，常常会引起剧烈的免疫排斥反应。羟基磷灰石是最主要的陶瓷材料，它是骨的无机成分。合成的羟基磷灰石具有良好的生物活性和生物相容性，具有较高的骨结合能力。但是由于它的力学性能较差，无法满足多数生物体内植入的生物力学要求。而高分子材料应用过程中，根据生物医用材料的要求，支架材料植入体内后，应尽量避免其与宿主骨之间的炎性反应，以保证植入材料的长期安全性。RoelKuijer等人对聚酯共聚物的支架材料研究表明，不管支架上是否种细胞，植入兔体内后均有部分支架与宿主骨之间出现感染症状。因此，我们通过干铺-烧结方法制备出ZrO2多孔生物骨修复支架。为骨缺损治疗提供一种孔隙率高、抗压强度大、韧性强的生物陶瓷人工骨支架材料。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，本专利技术的目的提供一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的制备浆料，采用该浆料挂浆后二氧化锆多孔生物骨修复支架经过烧结制备的二氧化锆多孔生物骨修复支架抗压及抗弯强度大，孔隙率高，孔径大小合适，能与宿主骨牢固结合，不会产生明显的异物反应，生物相容性好。为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的制备浆料，浆料按质量百分比计包括以下的组分：ZrO2粉体40~70%聚乙烯醇0.2~1.0%羧甲基纤维素0.2~1.0%硅溶胶8~15%聚丙稀酸铵0.2~1.2%。作为优选，所述的浆料按质量百分比计包括以下的组分：ZrO2粉体50~65%聚乙烯醇0.2~1.0%羧甲基纤维素0.2~1.0%硅溶胶8~15%聚丙稀酸铵0.2~1.2%。作为优选，制浆前ZrO2粉体进行预烧处理，处理温度在30℃至800℃之间时升温速度为2℃/min，800℃至1250℃之间时升温速度为4℃/min，升温至1250℃后保温4h完成粉体预处理。本专利技术第二个目的是提供上述的浆料的制备方法，该方法包括以下的步骤：ZrO2粉体原料进行完全混合研磨后，采用粉球质量比1：2，转速300r/min的高速球磨机研磨3h以制取浆料，然后先将一定量去离子水和硅溶胶搅拌10min，加入CMC和消泡剂辛醇，ZrO2粉体，再搅拌3h，等待挂浆。作为优选，制浆前ZrO2粉体进行预烧处理，处理温度在30℃至800℃之间时升温速度为2℃/min，800℃至1250℃之间时升温速度为4℃/min，升温至1250℃后保温4h完成粉体预处理。本专利技术针对现有生物陶瓷支架一旦孔隙率增高就难以满足对人工骨抗压强度和韧性要求这一缺陷，以纳米二氧化锆作为生物骨修复支架，从而为骨缺损治疗提供一种孔隙率高、抗压强度大、韧性强的生物陶瓷人工骨支架。采用本专利技术的浆料挂浆后二氧化锆多孔生物骨修复支架经过烧结制备的二氧化锆多孔生物骨修复支架由于孔隙率高，孔径大小合适，抗压强度大、韧性强，而且骨组织易于长入，融合速度快，与宿主骨牢固结合，不会产生明显的异物反应，生物相容性好，本专利技术生物陶瓷既可用于骨组织损伤修复，还可以用于体外细胞培养。附图说明图1为本专利技术具体实施方式泡沫陶瓷人工椎体尺寸图。图2为本专利技术具体实施方式泡沫陶瓷人工椎体超景深图片。图3为本专利技术具体实施方式术后12周椎体标本及X片。具体实施方式下面以犬腰椎椎体HA/ZrO2生物陶瓷支架材料作为实例对本专利技术进行详细的说明。1.1模型有机泡沫材料预处理采用聚氨酯作为泡沫模型材料，由于聚氨酯材料存在网络间膜，而间膜的存在使浆料很难进入泡沫体模型内部，将造成堵孔、浆料无法均匀分布、烧结后的泡沫陶瓷的空隙率和力学性能较差。故需先将膜打通，使有机体泡沫形成三维网状结构。另外，有机泡沫模型存在亲水性较差、润湿角小故浆料不易吸附。为改善泡沫体模型材料的挂浆性能，需要进行预处理。将有机聚氨酯泡沫材料切割为高24cm、半径9cm半圆柱型大小，采用60℃、15wt%氢氧化钠溶液浸泡3.5h，用清水反复揉搓3遍，晾干备用。处理后的有机聚氨酯泡沫材料由于被碱液腐烛，表面粗糙度明显增加，故使其亲水性和粘附性能有所改善。再以表面活性剂继续对有机聚氨酯泡沫体材料进行表面处理，最后用5%PVA浸泡24h后干燥。1.2ZrO2粉体、浆料的制备采用箱式电阻炉对粉体进行预烧处理，处理温度在30℃至800℃之间时升温速度为2℃/min，800℃至1250℃之间时升温速度为4℃/min，升温至1250℃后保温4h完成粉体预处理。浆料制备采用添加剂配比：聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）的含量均为0.5%，加入10%硅溶胶，聚丙稀酸铵(PAA-NH4)的含量为0.6%。首次挂浆加入ZrO2的质量分数为60%，故整体浆料固相率约为60%。对原料进行完全混合研磨后，采用粉球质量比1：2，转速300r/min的高速球磨机研磨3h以制取浆料，然后先将一定量去离子水和硅溶胶搅拌10min，加入CMC和消泡剂辛醇，ZrO2粉体，再搅拌3h，等待挂浆。将挂浆过程中有机泡沫内部多余浆料通过挤压法去除，保证其通孔率。再将试样置于室温下18h~24h后自然干燥。然后放入烘箱中，在110℃条件下烘干12h，使水分质量分数降至1%以下。然后进行第二次研磨、挂浆，采用同样添加剂配比，但加入ZrO2粉料的质量分数降至57%，使整体浆料固相率降至57%。第二次起使用离心挂浆法，即先将未处理有机泡沫材料放入离心管底部，以便于隔离甩出的浆料，再将浸泡好的含浆料有机泡沫放入，1500r/min离心1min。经过相同工艺烘干后行第3次挂浆，第3次同样采用前两次添加剂配比，但ZrO2粉料质量分数为54%，整体浆料固相率调整至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的制备浆料，其特征在于浆料按质量百分比计包括以下的组分：ZrO

【技术特征摘要】
1.一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的制备浆料，其特征在于浆料按质量百分比计包括以下的组分：ZrO2粉体55~70%聚乙烯醇0.2~1.0%羧甲基纤维素0.2~1.0%硅溶胶8~15%聚丙稀酸铵0.2~1.2%。2.根据权利要求1所述的一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的制备浆料，其特征在于浆料按质量百分比计包括以下的组分：ZrO2粉体60~65%聚乙烯醇0.2~1.0%羧甲基纤维素0.2~1.0%硅溶胶8~15%聚丙稀酸铵0.2~1.2%。3.根据权利要求1或2所述的一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的制备浆料，其特征在于制浆前ZrO2粉体进行预烧处理，处理温度在30℃至800℃之间时升温速度为2℃/min，8...

【专利技术属性】
技术研发人员：全仁夫，王拓，谢尚举，
申请(专利权)人：杭州市萧山区中医院，
类型：发明
国别省市：浙江,33