[发明专利]一种利用生物玻璃增强硫酸钙骨支架抗瓦解性能的方法在审
申请号: | 201510408337.0 | 申请日: | 2015-07-13 |
公开(公告)号: | CN106693049A | 公开(公告)日: | 2017-05-24 |
发明(设计)人: | 帅词俊;彭淑平;冯佩 | 申请(专利权)人: | 中南大学 |
主分类号: | A61L27/20 | 分类号: | A61L27/20;A61L27/50;A61L27/58;C04B35/515;C04B35/63 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 410083 *** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 利用 生物 玻璃 增强 硫酸钙 支架 瓦解 性能 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种在采用选择性激光烧结制备硫酸钙骨支架过程中,利用45S5生物玻璃来提高硫酸钙陶瓷抗瓦解性能,同时进一步提高其机械和生物学性能的方法,属于骨组织工程领域。
背景技术
硫酸钙是一种生物相容性好,可降解的潜在的生物材料,已有100多年的生物医用材料应用历史。以往研究表明硫酸钙具有良好的生物相容性、骨传导性、体内能够完全降解、对周围组织没有炎症及异物刺激作用,并且还具有潜在的骨诱导性,其诱导机制与硫酸钙溶解过程中导致局部微环境pH值下降有关。而目前硫酸钙具有骨传导作用、促进血管和成骨细胞的长入也得到普遍认可。
然而纯硫酸钙主要存在易瓦解、降解速度过快和机械强度不足等缺点,如在体内完全降解吸收时间仅为6-8周,远大于新骨生长速率。并且硫酸钙的生物活性较低,使得它无法在治疗的早期与骨组织发生键合,影响了它的骨修复效果。国内外很多学者将硫酸钙与其它材料进行复合,以弥补其降解速度过快的劣势。如将硫酸钙与高分子材料(明胶,胶原,壳聚糖,聚乳酸等)和无机材料(羟基磷灰石、硅酸钙等)复合。
45S5生物玻璃(成份:Na2O 24.5wt%,CaO 24.5wt%,P2O5 6.0wt%,SiO2 45wt%)植入生物体内后能够与自然骨牢固地结合在一起,如在体液环境中,从其表面溶出Na+,玻璃表面就生成富SiO2凝胶层,生物玻璃溶解形成表面带负电荷的Si-OH的功能基团来诱导类骨磷灰石层的形成,从而与生物体的骨组织发生键合,硅溶胶层和在其表面形成的碳酸羟基磷灰石层具有高表面积,适合吸附大量的生物分子,从而促进细胞外响应。更重要的是它的转变温度在1060℃左右,烧结时在激光的高温下能发生部份熔化,通过毛细管作用分布在硫酸钙颗粒之间,凝固后能作为粘结剂的作用防止基体瓦解,而包裹在材料晶体表面也能延长材料的降解速度。
综上所述:本发明选择性能较优的硫酸钙作为基体材料,外加45S5生物玻璃粉末,利用选择性激光烧结制备硫酸钙基骨支架,以期利用45S5生物玻璃作为粘结剂解决硫酸钙骨支架易瓦解的问题,同时提升其生物活性和降解性能。
发明内容
本发明通过对选择性激光烧结制备硫酸钙骨支架过程中利用45S5生物玻璃来提高硫酸钙陶瓷抗瓦解性能,利用45S5生物玻璃作为粘结剂,克服了硫酸钙易瓦解、降解速度快和机械强度不足等缺点。
本发明实施方案包括:
(1)颗粒的分散:将硫酸钙粉末缓慢加入无水酒精中,边加入边搅拌,配置体积分数为3%的悬浮液,超声搅拌均匀;以无水酒精为分散剂,其用量为要分散的45S5生物玻璃粉末质量的2%,超声搅拌均匀,得到分散性能良好的45S5生物玻璃悬浮液;
(2)材料的混合:按一定体积百分比将硫酸钙悬浮液、45S5生物玻璃悬浮液进 行混合,超声搅拌均匀后装入球磨桶,再在球磨机上混合球磨,经真空干燥、过筛,得到混合均匀的原料粉末;
(3)选择性激光烧结:将混合好的原料粉末装入选择性激光辅粉系统,采用氮气保护,在激光光斑直径为1mm,铺粉厚度为0.1-0.2mm,激光功率为8.75W,扫描速度为100mm/min进行烧结制备。
所述的硫酸钙悬浮液和45S5生物玻璃悬浮液的体积百分比为90∶10。
所述的悬浮液混合干燥后的球磨时间为24~48小时。
本发明优点如下:
1、利用45S5生物玻璃作为粘结剂,克服了硫酸钙易瓦解的缺点,并进一步提高了其力学性能。
2、利用45S5生物玻璃对晶粒表面的包裹作用,抑制硫酸钙的降解速度,从而达到延缓降解的目的。
3、利用45S5生物玻璃易于与自然骨键合的特点,诱导硫酸钙表面类骨磷灰石层的形成,促进细胞外响应。
具体实施方式
下面结合一个实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述,但本发明之内容并不局限于此。
(1)颗粒的分散:将硫酸钙粉末100克缓慢加入900克无水酒精中,边加入边搅拌,配置质量分数为10%的悬浮液,超声搅拌均匀;以无水酒精为分散剂,其用量为要分散的45S5生物玻璃粉末质量的2%,超声搅拌均匀,得到分散性能良好的45S5生物玻璃悬浮液;
(2)材料的混合:按体积百分比硫酸钙为90%悬浮液、45S5生物玻璃悬浮液进行混合,超声搅拌均匀后装入球磨桶,再在球磨机上混合24小时,经真空干燥、过筛,得到混合均匀的原料粉末;
(3)选择性激光烧结:将混合好的原料粉末装入选择性激光辅粉系统,采用氮气保护,在激光光斑直径为1mm,铺粉厚度为0.1-0.2mm,激光功率为8.75W,扫描速度为100mm/min进行烧结制备。
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