[发明专利]一种骨植入用负泊松比三维复合结构单胞及骨固定植入物

说明书

本发明属于医用骨植入多孔金属材料领域，涉及一种骨植入用负泊松比三维复合结构单胞及骨固定植入物。通过在具有内入角的负泊松比二维结构中嵌入正泊松比二维结构，构成负泊松比二维复合结构，然后将两个相互垂直的该负泊松比二维复合结构组合成为一个负泊松比三维复合结构单胞，将该单胞进行阵列排布并相互连接获得骨固定植入本体。本发明在具有内入角的负泊松比二维结构中嵌入正泊松比二维结构，形成的负泊松比三维复合结构的弹性模量与未嵌入正泊松比二维结构的负泊松比三维结构的弹性模量保持一致，但屈服强度和抗拉强度得到大幅提升。

技术领域

本发明属于医用骨植入多孔金属材料领域，涉及一种骨植入用负泊松比三维复合结构单胞及骨固定植入物。

背景技术

近年来，我国因人口老龄化的加剧、交通意外事故和关节翻修等造成患者出现骨缺损现象。骨骼是一种具有活力的组织，始终处于一种破骨细胞吸收、成骨细胞生成新骨的变化、更新的状态。通常超过骨缺损的临界时，内源性修复不足，尤其是在严重的骨折、疾病和骨老化的情况下，骨移植是不可避免的，这是骨科临床的难题。为了解决上述问题，金属骨植入物一般被用来替代患者损伤或者缺失的骨骼。通常骨植入物应具有如下特征：1.植入的外部拓扑结构应与受损的骨骼保持一致，具备可靠的固定和对人体的支撑作用；2.金属植入物的内部应与人骨类似，含有相互联通的孔隙并且具备一定的孔隙率，提供营养传输通道以及骨细胞生长空间；3.具备与人骨相似的力学性能，特别是相似的弹性模量，避免应力遮挡效应，强度则越高越好；4.作为骨植入物的某些功能特性，例如全髋关节置换术中的负泊松比结构设计。

骨植入材料的弹性模量必须保持替代的骨组织接近，而强度则是越高越好，以抵抗任何可能的突发情况。传统骨植入用金属材料的弹性模量远高于人骨，制备具有多孔结构的金属材料作为骨植入，能够有效降低金属骨植入材料的弹性模量。常用的点阵结构包括简单立方点阵结构、金刚石结构、三周期极小曲面结构等。这些点阵结构通常具备固定的力学性能，如弹性模量和屈服强度等。通常这些结构通过减小孔隙率提高强度，然而，与此同时，其弹性模量也会相应的增加。如何在确保骨植入多孔结构弹性模量保持与替代的骨组织接近的同时，尽可能提高该材料的强度，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种骨植入用负泊松比三维复合结构单胞及骨固定植入物，解决了现有技术三维多孔植入物弹性模量和强度只能通过调节多孔结构粗细尺寸等同时改变，导致要达到理想的骨组织相近的弹性模量时强度下降的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种骨植入用负泊松比三维复合结构单胞，所述负泊松比三维复合结构单胞为由两个完全相同且相互垂直的负泊松比二维复合结构组成；所述负泊松比二维复合结构包括具有内入角的负泊松比二维结构，还包括嵌入在该负泊松比二维结构内部的正泊松比二维结构。

优选地，所述具有内入角的负泊松比二维结构为具有内入角的多边形结构，进一步优选为具有内入角的六边形蜂窝结构。

优选地，所述正泊松比二维结构为多边形正泊松比结构。

进一步优选地，所述正泊松比二维结构为正方形、菱形、五边形、六边形等。

优选地，所述负泊松比二维结构与正泊松比二维结构为直接相连接，或通过枝杆间接相连。

优选地，所述负泊松比三维复合结构单胞包括第一负泊松比二维复合结构和第二负泊松比二维复合结构，且所述第一负泊松比二维复合结构和第二负泊松比二维复合结构相互垂直；