[发明专利]多孔陶瓷成型制品的成型方法和多孔陶瓷产品

说明书

制作多孔的、化学键合陶瓷成型制品的方法，包括：i)提供包含聚合物颗粒和陶瓷自凝固骨水泥粉末的前体粉末混合物；ii)从包含所述前体粉末混合物和含水液体的浆中制备成型制品；iii)将所述成型制品在浸泡液中浸泡大约10分钟到大约两周的一段时间以在所述浸泡液中溶解所述聚合物颗粒，从而在所述成型制品中生成孔隙，在所述浸泡液中所述聚合物颗粒是可溶的。可以通过这些方法形成具有互联孔隙、总孔隙度至少约50％和大孔隙度至少约30％的多孔的化学键合陶瓷成型制品。

技术领域

本发明针对多孔陶瓷成型制品的成型方法，并且，更具体地，本申请涉及使用牺牲相(sacrifying phase)的多孔陶瓷成型制品的成型方法。在一个实施例中，本发明也针对在生物医学应用的用途中特别有益的多孔陶瓷成型制品，例如，作为在体内传递药物和细胞的支架和种植体。在某些实施例中，所述多孔陶瓷成型制品是大孔隙的，并且在某些实施例中，所述多孔成型制品具有均匀的孔隙度。

背景技术

用来填充骨空隙的合成材料已经成为令人感兴趣的研究主题很多年了，并且这些材料有很多潜在的和重要的应用，尤其包括，由于骨肉瘤和创伤的空隙填充。当今实践的黄金准则，自体骨，具有实用性有限和抵抗疼痛的风险的缺点。为了克服与自体骨使用相关的这样的缺陷，合成材料已经成为重要的替代品。磷酸钙陶瓷是在这些应用中使用的主要合成材料类别之一，并且其有利地与生物降解和生物相容性结合。所述磷酸钙陶瓷具有化学组成与骨的矿物相相似的的优点，即，离子取代的缺钙的羟磷灰石。

用于骨空隙填充应用的磷酸钙(CaP)材料以包括预制支架，颗粒，油灰和自凝固骨水泥的多种物理形式提供。通过低温的方法生成的磷酸钙，即，通过骨水泥溶解-沉淀反应，被认为是化学键合陶瓷材料和具有小晶粒的缠结网络。相比通过制备更大以及更紧凑的晶体的高温烧结法制备的支架，小尺寸的晶粒使得磷酸钙骨水泥(CPCs)更快地降解。

具有快的再吸收率、反映到同样快速形成新骨的骨空隙填充材料是令人非常期望的。可再吸收的磷酸钙种植体应该作为新骨形成的模板并在骨空隙中阻止纤维化组织的形成，而不是作为永久的骨替代品，类似于自体骨发挥作用的方式。为了增强在合成骨空隙填充物中的骨长入，已提出并且经过检测有好的结果的是引入大孔隙可能是有帮助的。两个重要的机制负责骨长入到骨空隙填充物中。第一个是破骨细胞退化，类似于骨的正常重构机制，第二个是通过溶解所述材料进行吸收。尽管磷酸钙骨水泥基底的骨空隙填充物具有高的固有孔隙度，所述孔隙尺寸主要位于1μm附近和更低。增加大孔隙的数量，即，具有大于10μm尺寸的孔隙，以及增加的孔隙的互联性，能够在材料内改善细胞定植和增加破骨细胞的降解。有研究表明，大于100μm的孔隙尺寸对于好的骨长入是必须的，为了实现增强的毛细血管和骨生成，建议达到尺寸大于300μm。见Karageorgiou等，生物材料，26：5474-91(2005)。

大孔隙骨水泥既可以被注入到骨空隙中和设置在原位，也可以在体外硬化成为所需的形状，正常的是称为颗粒形状，并且用作体外支架或者种植体。通常，可以通过几条途径将大孔隙引入骨水泥中。一种方法使用骨水泥相和牺牲相(通常为糖)的混合物，牺牲相在骨水泥凝固后溶解，从而生成空隙。另一种方法加入表面活性剂以在骨水泥混合期间捕获空气(见Sarda等，生物医用材料研究杂志A部分；65A:215-21(2003)。也使用了骨水泥浆的机械发泡(见Ginebra等，生物医用材料研究杂志A部分，80A:351-61(2007)；Perut等，生物材料学报，7:1780-7(2011)；Montufar等，材料科学杂志：医用材料，21:863-9(2010))。所述两大主要途径，然而，是使用牺牲相和机械发泡的。使用这些常规方法的缺陷是难以实现受控的孔隙尺寸分布和互联性，即，孔隙的互联。尽管通过严格控制的发泡步骤，发泡可以使泡沫中的孔隙可控的分布，但在骨水泥凝固期间泡沫很容易破裂和变形并且很难保证在最终产品中的孔隙的均匀分布。使用糖作为牺牲相也具有几个缺点。主要地，糖的快速溶解性经常在骨水泥凝固开始之前导致溶解，影响骨水泥凝固机制和生成不可预测的孔隙尺寸和分布。此外，糖难以成型成期望的形状，从而限制牺牲相的尺寸和形状。