[发明专利]一种中空多孔球形颗粒人工骨及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种中空多孔球形颗粒人工骨的制备方法：(1)将生物陶瓷粉末、生物玻璃粉末和赋形剂均匀混合，得到固相混合物，然后将粘结剂溶液加入固相混合物中，均匀混合，获得可塑性湿物料；(2)将可塑性湿物料装入挤出滚圆机的挤出装置中，经挤出装置的孔板挤出，形成条形物料；(3)将条形物料放入挤出滚圆机的滚圆装置中，经切割后被滚圆成球形颗粒；(4)将球形颗粒放入炉中，脱脂除去赋形剂和粘结剂，然后在750～1550℃烧结。本发明还公开了上述制备方法得到的中空多孔球形颗粒人工骨及其应用。本发明的人工骨呈中空结构，具有大量的大孔和微孔，孔结构可控，孔隙率高，强度高，在骨缺损修复材料领域中具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及人工骨材料领域，特别涉及一种中空多孔球形颗粒人工骨及其制备方法和应用。

背景技术

由于外伤、感染、骨坏死、骨肿瘤等引起的临界性骨缺损通常需要进行骨移植。除了来源有限的自体骨、同种异体骨移植物外，人工合成骨修复材料(人工骨)由于来源广泛，价格低廉，方便对材料的成分和结构进行设计和调控，越来越多地被应用于临床。其中，临床上最常用的人工骨是磷酸钙陶瓷、硅酸盐陶瓷、碳酸钙陶瓷、硫酸钙陶瓷、磷酸钙骨水泥、磷酸盐生物玻璃和硅酸盐生物玻璃材料等。人工骨通常以块状或颗粒的形式用于骨缺损修复。块状人工骨具相对较好的力学性能，根据骨缺损的形状进行加工后，可以用于低承重或适度承重部位骨缺损的修复。但是，经过烧结的陶瓷材料难以加工，而且骨缺损的形态各异，块体材料难以对缺损部位进行充分填充，导致块状人工骨的临床应用受到一定的限制。颗粒状人工骨可以任意填充于骨缺损部位，不受骨缺损形状的限制，填充充分，更受骨科临床医生的青睐，其不足之处是力学支撑较差，主要用于非承重或低承重部位骨缺损的修复。人工骨颗粒主要包括不规则的非球形颗粒和球形颗粒两种。非球形颗粒主要通过大块材料破碎后获得，流动性较差，其尖锐的棱角植入体内后可能损伤周围组织。球形颗粒具有良好的流动性，便于操作，填充于骨缺损部位后，实现球体的任意堆积。根据球体任意堆积原理，微球可形成相互连通的三维孔隙，有利于血管和骨组织的长入。此外，研究表明，球形颗粒植入体内后的炎性反应明显比非球形颗粒的小。

目前，用于制备球形颗粒人工骨的方法主要是液滴冷凝法和微乳液法。采用液滴冷凝法可以获得大尺寸(1mm)且尺寸分布范围小的球形材料，但是难以制备小尺寸的球形材料。采用微乳液法可以制备不同粒径范围的球形材料，但是工艺较为复杂，而且难以控制球形材料的尺寸分布。采用这两种方法制备的球形材料均存在产率较低的问题。虽然填充于骨缺损部位的球形颗粒可以获得完全三维连通的孔结构，但是孔隙率偏低(40％)。采用添加造孔剂法、气体发泡法等方法在球形颗粒内部制造出多孔结构，可以加速人工骨的降解，有利于骨缺损的修复和重建。大量的研究表明，具有大孔-微孔结构的人工骨具有更好的骨修复效果。

综上所述，具有大孔-微孔结构的多孔球形颗粒人工骨在非承重骨缺损修复方面具有独特的优势。然而，目前用于制备多孔球形颗粒的技术存在工艺复杂、产量低、难以控制球径及球径分布等问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种空多孔球形颗粒人工骨的制备方法，制备方法简单，不需要添加造孔剂，通过调整赋形剂的含量和烧结制度，可以调控球形颗粒内中空尺寸以及壳中大孔和微孔的孔径。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的空多孔球形颗粒人工骨，呈中空结构，同时有大量的大孔和微孔分布于球形颗粒的壳中，孔结构可控，孔隙率和强度高。

本发明的再一目的在于提供上述制备方法制备得到的空多孔球形颗粒人工骨。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种中空多孔球形颗粒人工骨的制备方法，包括以下步骤：

(1)将生物陶瓷粉末、生物玻璃粉末和赋形剂均匀混合，得到固相混合物，然后将粘结剂溶液加入固相混合物中，均匀混合，获得可塑性湿物料；