[发明专利]一种由复合材料制成的人造骨的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生物体材料技术领域，尤其是涉及一种由复合材料制成的人造骨的制备工艺。

背景技术

在生物体医学领域，植入人体（或动物体）以修复器官和恢复功能的生物体医用材料需具有高的拉伸和压缩强度、高的抗冲击性、抗磨性、良好的成型加工性、高的可靠性以及良好的生物相容性。在临床骨科中，金属基生物材料已成为应用广泛的生物体承力植入材料，比如不锈钢、钛合金、Co-Cr合金、锌合金、镁合金以及其他稀有金属等。但这些金属材料中，由于排异性和相容性等原因，没有一种金属材料的性能能够完全满足生物体的需要。

其中，镁及镁合金具有资源丰富、价格低廉、密度低，比强度、比刚度高等优异的综合性能，享有“世纪绿色工程材料”之美誉，在生物医用材料领域具有广泛的应用前景。镁合金仿生材料在生物体医用材料方面具有以下优势：1、镁及镁合金的比重与人体骨骼尤其是密质骨的比重最为接近，植入人体后不至于增加患者的负重和不适感；2、镁及镁合金的杨氏模量与人体骨骼基本相当，有利于降低或消除植入物与人体或其他动物体骨骼界面的“应力屏蔽”，降解速度与骨骼生长速度相近，有利于促进骨的生长和愈合；3、镁合金在生物学上不发生排异反应；4、镁合金无毒性，不引起变异反应和异常新陈代谢，对组织无刺激性，并溶血栓、抗血栓；5、镁有促进成骨作用，适合制作人工骨或骨内固定物。但是，镁合金在作为生物体植入材料时也存在以下无法克服的缺点：1、镁合金虽然随比强度高，但整体强度较低；2、镁合金在生物体液中易腐蚀，持久性差；3、镁合金在生物体液中降解速度快。这些缺点限制了其在生物体替代材料上的应用和发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种利用双金属复合材料制造的人工骨及该种人工骨的制备工艺，采用的技术方案是：一种由复合材料制成的人造骨的制备工艺，其特征在于：该人造骨的制备工艺包括以下步骤：

1、金属丝选材及材料处理：

1.1、金属丝选用医用不锈钢钢丝和/或医用钛合金丝和/或Co-Cr合金丝；

1.2、对金属丝依次进行退火处理、酸洗、超声波清洗、消毒和烘干处理；

2、编织具有空间三维结构的金属骨架：

2.1、将步骤1处理后的金属丝采用三维五向编织技术编织成空间三维结构的金属骨架；

2.2、将编织好的金属骨架进行超声波清洗、消毒和干燥处理；

3、模具预热：

将步骤2处理完毕后的金属骨架放入圆柱型模具中一起预热，并使模具保持真空状态，放入前模具内壁需喷刷涂料，预热温度530℃，升温速度为150℃/h，保温30min；

4、金属熔炼和浇注浸渗：

将熔炼好的镁合金溶液利用真空的负吸作用浇注到经过步骤3处理后的金属骨架中，浇注完成后保温30min，冷却后脱模制成具有金属网络骨架增强的镁合金前驱体人造骨；

5、后加工处理：

将步骤4处理后的镁合金前驱体人造骨进行均匀化退火，然后切削加工去掉氧化皮，进而对其进行超声波清洗和消毒处理；

6、塑性加工变形：

将步骤5处理后的人造骨进行模压塑性变形，并在预锻和终端中间安排预热和热处理，最终获得所需要的人造骨前驱体毛坯件的形状和尺寸；

7、喷涂HAP涂层：

配制HAP溶液，将步骤6处理后的人造骨前驱体毛坯件表面采用电喷涂方式喷涂HAP涂层，烘干，再喷涂，此过程反复进行，直到达到所需要的涂层厚度为止；

8、模拟体液浸渍处理：

将步骤7处理后的人造骨前驱体毛坯件放入配制的模拟人体体液成分的液体中做浸渍处理，所述浸渍处理是指该处理中镁不断降解，HAP不断原位生成，镁被羟基磷酸钙骨质成分替代，从而形成金属网络骨架增强的原位生成的HAP为基体的人造骨毛坯件，浸渍完毕后进行超声波清洗、消毒、干燥处理；

9、喷涂HAP涂层：

配制一定剂量的HAP溶液，将步骤8处理后的人造骨毛坯件表面采用电喷涂方式喷涂HAP涂层，烘干，再喷涂，此过程反复进行，直到达到所需要的涂层厚度为止；

10、保存：

将步骤9处理后的人造骨毛坯件再次进行消毒和烘干，得到人造骨并妥善保存，等待移植要求。

本发明的技术特征还有：步骤1中所述金属丝的直径为0.3-0.8mm。

本发明的技术特征还有：步骤2中所述的三维五向编织，其编织角为28.36o，编织成的金属骨架体积分数为5-15%，通孔率为100%。