[发明专利]一种高柔韧性人工骨骼关节用陶瓷复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种高柔韧性人工骨骼关节用陶瓷复合材料及制备方法，原料由以下组分及质量百分比组成：羟基磷灰石30‑40%，氧化锆增韧氧化铝粉体或钇稳定氧化锆粉体30‑40%，陶瓷晶须5‑10%，纳米氧化钛5‑10%，牡蛎壳粉0‑10%，氧化镁0‑10%，氧化钙0‑10%；所述氧化锆增韧氧化铝粉体包括60‑70wt%的氧化铝和30‑40wt%的氧化锆通过共沉淀法制备混合凝胶，再通过喷雾干燥制备而成；所述钇稳定氧化锆粉体由97wt％的氧化锆和3wt％的氧化钇组成。本发明制备的人工骨骼关节陶瓷复合材料具有优良的生物相容性和柔韧性，抗冲击性能优良，而且热稳定性和耐腐蚀性良好，抗弯强度能够达到1250‑1400MPa,断裂韧性能够达到16.5‑17.5MPa/m²，压缩强度达到750‑900HV，能够替代金属或陶瓷制备人工骨骼或关节。

技术领域

本发明人工骨骼关节用陶瓷复合技术领域，尤其涉及一种高柔韧性人工骨骼关节用陶瓷复合材料及制备方法。

背景技术

随着人口老龄化的加剧和各种损伤造成的关节损害的增加，往往导致关节结构上发生改变，单纯使用药物治疗只能部分缓解疼痛症状，难以改善关节功能。而人工关节置换可以达到缓解疼痛、稳定关节、矫正畸形、改善关节功能等目的。如类风湿性关节炎引起的疼痛、陈旧性关节脱位等，通过人工关节手术，可以明显矫正关节畸形，使原来僵硬的关节恢复正常功能。许多疾病所致的关节疼痛和严重功能障碍，都适合采用人工关节置换手术，全世界每年有大约 80 万人接受人工关节手术，而且有逐年增多的趋势。人工关节手术是二十世纪医学上取得的一个最成功的手术之一，也是治疗关节疾患的最好方法之一。

然而，对于目前临床上采用的人工关节假体，多采用金属或陶瓷制成，金属或陶瓷关节在人体内生物相容度较低，关节依靠撞击产生的应力传导实现运动，并刺激骨头生长，如果使用金属关节，则容易产生“应力遮挡”无法传导，久而久之关节部位的骨头因缺乏刺激而容易“溶解”萎缩。此外，金属关节还存在重金属离子过敏、金属腐蚀、聚乙烯磨损、成像干扰、早期翻修等隐患。而陶瓷骨骼关节虽然硬度较高，但没有柔韧性，则抗冲击力较差，一旦破碎其粉状物就会嵌入肌肉组织，造成二次伤害。

随着人工关节的需求量越来越多，对人工关节的各项性能，如生物相容性、强度、柔韧性、界面结合力提出了更高的要求，因此开发一种高柔韧性人工骨骼关节用陶瓷复合材料具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供高柔韧性人工骨骼关节用陶瓷复合材料及制备方法，可增强人工关节的生物相容性以及柔韧性并促进与其相连的关节组织的生长。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高柔韧性人工骨骼关节用陶瓷复合材料，原料由以下组分及质量百分比组成：羟基磷灰石30-40%，氧化锆增韧氧化铝粉体或钇稳定氧化锆粉体30-40%，陶瓷晶须5-10%，纳米氧化钛5-10%，牡蛎壳粉0-10%，氧化镁0-10%，氧化钙0-10%；所述氧化锆增韧氧化铝粉体包括60-70wt%的氧化铝和30-40wt%的氧化锆通过共沉淀法制备混合凝胶，再通过喷雾干燥制备而成；所述钇稳定氧化锆粉体由97wt％的氧化锆和3wt％的氧化钇组成。

更进一步地，原料由以下组分及质量百分比组成：羟基磷灰石35-40%，氧化锆增韧氧化铝粉体或钇稳定氧化锆粉体35-40%，陶瓷晶须8-10%，纳米氧化钛8-10%，牡蛎壳粉0-5%，氧化镁0-5%，氧化钙0-5%；所述氧化锆增韧氧化铝粉体包括60-70wt%的氧化铝和30-40wt%的氧化锆通过共沉淀法制备混合凝胶，再通过喷雾干燥制备而成；所述钇稳定氧化锆粉体由97wt％的氧化锆和3wt％的氧化钇组成。

更进一步地，所述陶瓷晶须为碳化硅、硼酸铝晶须混合物。