專利名稱：不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法
專利說明不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法 本發(fā)明涉及臨床中骨缺損、骨不聯(lián)修復(fù)所需的代替物及構(gòu)建組織工程骨的生物支架材料，具體地說是一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法。骨缺損的修復(fù)材料及組織工程骨的支架材料，可以分為人工材料、天然材料及其衍生物，以及它們的復(fù)合物。其中天然材料及其衍生物的結(jié)構(gòu)、成分組成與自身組織相近，符合自身的生理要求，并具有良好的相容性。特別是其多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，人工很難模擬。因此，在臨床及組織工程中具有廣泛的應(yīng)用前景，開發(fā)出了大量的處理方法(如專利CN97108538.2，CN03117954.1，CN00132082.3)，這些方法通過降低天然骨組織中的抗原成分，盡量的保留其天然的結(jié)構(gòu)使其能達(dá)到臨床使用的要求。但是動(dòng)物來源的骨組織，經(jīng)過常規(guī)的處理，很難達(dá)到100％的安全，去除所有的病原體如脘病毒，臨床應(yīng)用時(shí)帶有很大的風(fēng)險(xiǎn)性；為了解決此問題CN03134455.0提供方法制備的陶瓷化骨可以全部的去除骨中的蛋白成分，但是，成品的機(jī)械性能和韌性下降了很多，特別是松質(zhì)骨經(jīng)CN03134455.0提供的方法處理后，形成的陶瓷化骨機(jī)械強(qiáng)度很低，只能作為小型的骨缺損填充材料或不受力組織工程骨的支架材料。難以滿足臨床及組織工程骨研究及應(yīng)用的需求。目前，尚未有具備各方面能滿足臨床需要的天然骨及其衍生物的產(chǎn)品。本發(fā)明的目的在于提供制備一種不同結(jié)構(gòu)的、具有一定強(qiáng)度的雙相陶瓷化骨的制備方法。滿足臨床各種骨缺損和骨不連的需求，同時(shí)為組織工程骨提供各種類型的支架材料。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于包括以下部分工藝步驟組成(1)預(yù)處理選取動(dòng)物或人尸體的骨骼，切割成所需要的形狀，最后用高壓水沖洗干凈；(2)脫脂肪、脫蛋白將上述經(jīng)過預(yù)處理的骨塊置入0.1-1mol氫氧化鈉溶液中室溫脫酯、脫蛋白5-24個(gè)小時(shí)，沖洗干凈后，再用SDS洗滌1-5個(gè)小時(shí)，再次沖洗干凈；(3)干燥脫水將經(jīng)過上述處理的骨塊進(jìn)行干燥并脫水；(4)煅燒將脫水干燥后的骨塊置于高溫爐中以600-1200℃的溫度煅燒1-4小時(shí)，冷卻后備用；(5)灌漿將步驟(4)制備得到的骨塊，先制置入5-35％的TCP漿液中，浸泡完全，漓干，再置于37℃的烘箱中干燥3-5小時(shí)；(6)二次煅燒將步驟(5)灌漿后的初制陶瓷化骨置于馬弗爐中，以600-1200℃的溫度煅燒1-5小時(shí)；
(7)冷卻將制得的陶瓷化骨冷卻至室溫；(8)包裝將冷卻的陶瓷化骨置入無菌的包裝中，保存。
在不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法中，灌漿工藝是整個(gè)制備工藝的關(guān)鍵點(diǎn)，有以下幾點(diǎn)可以注意1、所述的灌漿工藝步驟中還可使用5-60％磷酸氫二銨溶液作為漿液。以磷酸氫二銨作為漿液的灌漿工藝與原有的制備工藝是相同的。
2、灌漿工藝步驟中還可在漿液中加入增強(qiáng)劑。加入增強(qiáng)劑的目的為提高陶瓷化骨的機(jī)械性能。所加入的增強(qiáng)劑為Al2O3或ZrO2或HA纖維或晶須或碳纖維中的一種或幾種。
3、為了調(diào)解在二次煅燒后在羥基磷灰石表面β-TCP的厚度，灌漿工藝步驟的次數(shù)可以重復(fù)，次數(shù)為1-5次。
而在煅燒及二次煅燒的過程之中，升溫的速率不能夠過快，一般控制在2-6℃。若升溫的速率太快，則有可能使骨塊或灌入的漿液中的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生相變，如所加入的TCP漿液有可能變?yōu)棣?TCP。
所選取動(dòng)物的骨骼可以為四肢骨骨干、干骺端、肋骨、髂骨及其它不規(guī)則骨等。然后切割成所需形狀。不同類型、形狀的陶瓷化骨的煅燒溫度和時(shí)間有所差異。最后所制備的雙相陶瓷化骨的機(jī)械性能可達(dá)10Mpa。
所制備的雙相陶瓷化骨用于組織工程骨的骨架材料，還可以用于其它用途，如作為骨的替代物用來修復(fù)骨組織的缺損。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，所制備的陶瓷化骨是具有不同結(jié)構(gòu)的、降解時(shí)間可調(diào)的陶瓷化骨，其主要成分為羥基磷灰石和β-TCP，其空間結(jié)構(gòu)保持正常骨組織結(jié)構(gòu)形態(tài)，與天然骨組織的空間結(jié)構(gòu)相類似。同時(shí)具有良好的生物相容性；機(jī)械性能從原來的單純的煅燒骨(松質(zhì)骨型)大約在1MPa上升到羥基磷灰石/β-TCP雙相復(fù)合物的10MPa以上，機(jī)械性能得到明顯的改善。

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；圖2為電鏡觀察下的雙相陶瓷化骨的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為移植后的雙相陶瓷化骨及類骨髓組織結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
參見圖1，1為預(yù)處理，2為脫脂肪、脫蛋白，3為干燥脫水，4為煅燒，5為灌漿，6為二次煅燒，7為冷卻，8為包裝。
參見圖2，9為骨髓細(xì)胞，10為細(xì)胞基質(zhì)。電鏡顯示，在陶瓷化骨的孔隙內(nèi)，細(xì)胞生長旺盛，基質(zhì)分泌良好。顯示陶瓷化骨良好的生物相容性。
參見圖3，11為形成的新骨組織，12為形成類的骨髓組織結(jié)構(gòu)。HE切片組織學(xué)顯示，陶瓷化骨和成骨誘導(dǎo)后的骨髓基質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合后形成的復(fù)合物回植到動(dòng)物體內(nèi)，8周后有新生的骨組織形成。同時(shí)在新生骨的邊緣，有類骨髓組織結(jié)構(gòu)的形成。例1(1)先選取動(dòng)物的四肢骨骨干，再切割成所需要的形狀，然后用高壓水沖洗干凈；(2)脫脂肪、脫蛋白將上述經(jīng)過預(yù)處理的骨塊置入0.5mol/L氫氧化鈉溶液中脫酯、脫蛋白17個(gè)小時(shí)，沖洗干凈后，再用SDS洗滌2個(gè)小時(shí)，再次沖洗干凈；(3)干燥脫水將經(jīng)過上述處理的骨塊進(jìn)行干燥并脫水；(4)煅燒將脫水干燥后的骨塊置于高溫爐中以800℃的溫度煅燒2小時(shí)，冷卻后備用；(5)灌漿將步驟(4)制備得到的骨塊，先制置入20％的TCP漿液中，浸泡完全，漓干，再置于37℃的烘箱中干燥3小時(shí)；(6)二次煅燒將步驟(5)灌漿后的初制陶瓷化骨置于馬弗爐中，以800℃的溫度煅燒3小時(shí)；(7)冷卻將制得的陶瓷化骨冷卻至室溫；(8)包裝將冷卻的陶瓷化骨置入無菌的包裝中，保存。
這種制造技術(shù)對(duì)于專業(yè)人員來說還是清楚的。
例2(1)先選取動(dòng)物的干骺端、肋骨，再切割成所需要的形狀，然后用高壓水沖洗干凈；(2)脫脂肪、脫蛋白將上述經(jīng)過預(yù)處理的骨塊置入1mol/L氫氧化鈉溶液中脫酯、脫蛋白7個(gè)小時(shí)，沖洗干凈后，再用SDS洗滌4個(gè)小時(shí)，再次沖洗干凈；(3)干燥脫水將經(jīng)過上述處理的骨塊進(jìn)行干燥并脫水；(4)煅燒將脫水干燥后的骨塊置于高溫爐中以1000℃的溫度煅燒4小時(shí)，冷卻后備用；(5)灌漿將步驟(4)制備得到的骨塊，先制置入30％的TCP漿液中，浸泡完全，漓干，再置于37℃的烘箱中干燥3小時(shí)，待干燥后，再重復(fù)灌漿的工藝過程3次，以提高羥基磷灰石表面β-TCP的厚度。灌漿時(shí)在漿液中加入重量約為TCP漿液總重3.75％的Al2O3作為增強(qiáng)劑，以增強(qiáng)陶瓷化骨的機(jī)械性能。
(6)二次煅燒將步驟(5)灌漿后的初制陶瓷化骨置于馬弗爐中，以1000℃的溫度煅燒4小時(shí)；(7)冷卻將制得的陶瓷化骨冷卻至室溫；(8)包裝將冷卻的陶瓷化骨置入無菌的包裝中，保存。
這種制造技術(shù)對(duì)于專業(yè)人員來說還是清楚的。
例3(1)先選取動(dòng)物的干骺端、肋骨，再切割成所需要的形狀，然后用高壓水沖洗干凈；
(2)脫脂肪、脫蛋白將上述經(jīng)過預(yù)處理的骨塊置入0.2mol/L氫氧化鈉溶液中脫酯、脫蛋白23個(gè)小時(shí)，沖洗干凈后，再用SDS洗滌1個(gè)小時(shí)，再次沖洗干凈；(3)干燥脫水將經(jīng)過上述處理的骨塊進(jìn)行干燥并脫水；(4)煅燒將脫水干燥后的骨塊置于高溫爐中以600℃的溫度煅燒1小時(shí)，冷卻后備用；(5)灌漿將步驟(4)制備得到的骨塊，先制置入10％的TCP漿液中，浸泡完全，漓干，再置于37℃的烘箱中干燥5小時(shí)，待干燥后，再重復(fù)灌漿的工藝過程5次，以提高羥基磷灰石表面β-TCP的厚度。灌漿時(shí)在漿液中加入重量約為TCP漿液總重3％的ZrO2作為增強(qiáng)劑，以增強(qiáng)陶瓷化骨的機(jī)械性能。
(6)二次煅燒將步驟(5)灌漿后的初制陶瓷化骨置于馬弗爐中，以600℃的溫度煅燒1小時(shí)；(7)冷卻將制得的陶瓷化骨冷卻至室溫；(8)包裝將冷卻的陶瓷化骨置入無菌的包裝中，保存。
這種制造技術(shù)對(duì)于專業(yè)人員來說還是清楚的。
權(quán)利要求
1.一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于包括以下部分工藝步驟組成(1)預(yù)處理選取動(dòng)物或人尸體的骨骼，切割成所需要的形狀，然后用高壓水沖洗干凈血水及骨髓；(2)脫脂肪、脫蛋白將上述經(jīng)過預(yù)處理的骨塊置入0.1-1mol氫氧化鈉溶液中室溫脫酯、脫蛋白5-24個(gè)小時(shí)，沖洗干凈后，再用SDS洗滌1-5個(gè)小時(shí)，再次沖洗干凈；(3)干燥脫水將經(jīng)過上述處理的骨塊進(jìn)行干燥并脫水；(4)煅燒將脫水干燥后的骨塊置于高溫爐中以600-1200℃的溫度煅燒1-4小時(shí)，冷卻后備用；(5)灌漿將步驟(4)制備得到的骨塊，先制置入5-35％的TCP漿液中，浸泡完全，漓干，再置于37℃的烘箱中干燥3-5小時(shí)；(6)二次煅燒將步驟(5)灌漿后的初制陶瓷化骨置于馬弗爐中，以600-1200℃的溫度煅燒1-5小時(shí)；(7)冷卻將制得的陶瓷化骨冷卻至室溫；(8)包裝將冷卻的陶瓷化骨置入無菌的包裝中，保存。
2.如權(quán)利要求1所述的一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于所述的灌漿工藝中還可使用5-60％磷酸氫二銨溶液作為漿液。
3.如權(quán)利要求1所述的一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于所述的灌漿工藝步驟中還可在漿液中加入增強(qiáng)劑。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于所加入的增強(qiáng)劑為Al2O3或ZrO2或HA纖維或晶須或碳纖維中的一種或幾種。
5.如權(quán)利要求1所述的一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于所述的灌漿工藝步驟可以重復(fù)1-5次。
6.如權(quán)利要求1所述的一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于煅燒及二次煅燒時(shí)的升溫速率為2-6℃。
7.如權(quán)利要求1所述的一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于所制備的雙相陶瓷化骨的機(jī)械性能為10Mpa。
8.如權(quán)利要求1所述的一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于所制備的雙相陶瓷化骨的成分中包括羥基磷灰石和β-TCP兩種成分。
9.如權(quán)利要求1所述的一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于制備的雙相陶瓷化骨的空間結(jié)構(gòu)與天然骨組織的空間結(jié)構(gòu)相類似。
10.如權(quán)利要求1所述的一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法，其特征在于所制備的雙相陶瓷化骨用于組織工程骨的骨架材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及臨床中骨缺損、骨不聯(lián)修復(fù)所需的代替物及構(gòu)建組織工程骨的生物支架材料，具體地說是一種不同結(jié)構(gòu)的雙相陶瓷化骨的制備方法。該雙相陶瓷化骨的制備工藝包括以下步驟(1)預(yù)處理，(2)脫脂肪、脫蛋白，(3)干燥脫水，(4)煅燒，(5)灌漿，(6)二次煅燒，(7)冷卻，(8)包裝。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，所制備的陶瓷化骨是具有不同結(jié)構(gòu)的、降解時(shí)間可調(diào)的陶瓷化骨，其主要成分為羥基磷灰石和β－TCP，其空間結(jié)構(gòu)保持正常骨組織結(jié)構(gòu)形態(tài)，與天然骨組織的空間結(jié)構(gòu)相類似。同時(shí)具有良好的生物相容性；機(jī)械性能從原來的單純的煅燒骨(松質(zhì)骨型)大約在1MPa上升到羥基磷灰石/β－TCP雙相復(fù)合物的10MPa以上，機(jī)械性能得到明顯的改善。
文檔編號(hào)A61F2/28GK1730106SQ200510028620
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
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