[发明专利]一种多级孔生物活性陶瓷的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及骨缺损修复医用材料领域，特别涉及一种多级孔生物活性陶瓷的制备方法和应用。

背景技术

多孔生物活性陶瓷是理想的骨组织替代和修复材料，可直接用于骨缺损的填充修复，也可以作为骨组织工程支架。对于适合骨组织长入的孔隙直径，学者们有不同的看法，一般认为200～400μm的孔径分布适合骨组织长入的需要，能够为成骨细胞的粘附和组织的长入提供合适的力学环境。对于骨组织的长入来说，孔径大于100μm是必要的，但300μm以上则更有利于新骨的生长及血管的生成（Porosity of3D biomaterial scaffoldsand osteogenesis,Karageorgiou V,Kaplan D.Biomaterials,2005,26:5474–5491.）。当孔隙率超过一定值后，孔隙之间能形成相互连通，新生骨组织就可以从人工骨表面长入内部相互连通的孔隙中。高孔隙率有利于新骨长入。

目前多孔生物活性陶瓷的成型制备方法有多种，如有机泡沫复型法、添加造孔剂法、气体发泡法、快速成型法、可溶粒子沥滤法等。然而这些方法各有优缺点，如有机泡沫复型法（Permeability ofceramicfoams,Innocentini M D M,Salvini V R,Pandolfelli V C.Am Ceram Soc Bull,1999,78:78.）可制取高气孔率的材料，且试样烧结后有较高的强度，缺点是只能制备大孔径（1000μm甚至更大）的网络状多孔材料，难以制备孔径500μm以下的多孔材料，材料形式受限制，过大的孔径和网络状的结构不利于细胞的粘附、增殖、迁移和新骨的长入。添加造孔剂法可制得形状复杂的材料（Fabrication ofhydroxyapatite ceramic with controlledporosity,Dean-Mo Liu.J Mater Sci Mater Med,1997,8:227232.），并可通过调节造孔剂的添加量和粒径实现制备不同孔隙结构的多孔材料，孔径可控制在适当的范围，但是该方法制得的多孔材料气孔分布均匀性差，孔隙连通性不理想，也不适合制备高气孔率的制品。气体发泡法（Chemistryand sintering behaveour ofthin hydroxyapatite ceramics with controlled porosity,Arita I H,Wilkinson D S,Mondragon M A,Castano V M.Biomaterials,1995,16(5):403-408.）特别适于制取闭气孔的材料，且具有可制备气孔率高，强度较高的优点，但新骨难以长入不连通的闭气孔中，对骨修复不利，而且对原料的要求较高，工艺条件不易控制。快速成型法(Solidfreeformfabrication of three-dimensional scaffoldsfor engineering replacement tissues and organs，Leong K F，Cheah C M，Chua C K．Biomaterials，2003，24：2363-2378．)成型时间短，利于自动化生产，且具有很好的可设计性，孔隙均一，可制备具有不同孔结构的支架以适应复合组织的不同要求，其不足之处在于支架孔隙率偏低，通常小于80％，而且由于工艺上的限制，制备的孔隙过大，力学性能也有待提高。粒子沥滤法(Biodegradable HA-PLA 3-D porous scaffolds．·Effect of nano-sized filler content onscaffold properties，Kothapalli C R，Shaw M T，Wei M．Acta Biomater，2005，1：653-662．)工艺简单，孔径容易控制在适当的范围，不足之处是后处理较麻烦，不易将可溶性粒子完全除去，孔隙连通性不理想，当孔隙率很高(如80％以上)时，材料的力学性能变得很差。

综上所述，目前国际上关于多孔生物活性陶瓷的研究，仍无法实现高孔隙率、合适的孔径、连通性好、力学强度高、连续成型、生产效率高、可控性好等优点的结合。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种多级孔生物活性陶瓷的制备方法，生产效率高，工艺比较简单，且得到的多级孔生物活性陶瓷，孔径均匀且可调、开口孔率高、力学强度较高、大孔具有单向连通性等优点。

本发明的另一目的在于提供上述多级孔生物活性陶瓷的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：