[发明专利]可烧结和/或可熔融的陶瓷物料及其制备和用途有效

专利信息
申请号: 201480017213.3 申请日: 2014-02-12
公开(公告)号: CN105121385B 公开(公告)日: 2017-08-25
发明(设计)人: G.贝格尔;A.施皮策尔;D.尼科拉德斯;J.京斯特;H.马克斯 申请(专利权)人: BAM联邦材料研究及测试中心主席代表联邦经济及科技部代表联邦德国
主分类号: C04B35/22 分类号: C04B35/22;A61L27/10;A61L27/12;C04B35/447;C04B35/468;C04B35/626;C04B35/653;C09K3/14;C03C3/112;C03C10/00;C03C10/16
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司72001 代理人: 周铁,石克虎
地址: 德国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 烧结 熔融 陶瓷 物料 及其 制备 用途
【说明书】:

发明涉及可烧结和/或可熔融的陶瓷物料(下文称为陶瓷物料)以及包含该陶瓷物料的成型体,特别涉及生物活性或生物反应性(即引起直接的不含结缔组织的骨接触)的陶瓷物料、长期稳定的骨替代物以及其制备方法和结构化方法。

在本文中,陶瓷物料是指无机非金属材料,其呈现为烧结和烧制的形式或者待烧结或烧制的材料的形式。陶瓷成型体通常在室温下由例如浆料或糊料的原材料形成并且通过在高温下的烧结过程而固化。用于烧结的材料的制备也可以包括烧结材料的第一烧结和后续的磨碎,例如通过使该磨碎的材料然后再次用于制备浆料或糊料,由此形成生坯。例如,该生坯可以生成烧结玻璃陶瓷。该制备也可以同样包括磨碎预先熔融的玻璃。此外,可以使熔融的玻璃经历温度处理,从而相应于传统的玻璃陶瓷方法在玻璃基质内进行结晶。

所述陶瓷物料可以作为粒料存在,其在合适的预处理之后直接用作天然的骨材料或者用于填补在活体中的骨。但同样可以将陶瓷物料加工成成型体,其在合适的预处理之后完全替代在活体中的骨。可使用的加工方法还包括递增制造方法(additive Fertigungsverfahren),例如所谓的3D-打印和其它的快速原型法和任选随后的特定烧结步骤或者用活细胞浸渍或定植由此获得的结构。

已知的长期稳定和生物活性/生物反应性的玻璃陶瓷或陶瓷物料主要由磷灰石和硅灰石组成。其可以作为烧结玻璃陶瓷 (Kokubo [1])或者根据传统的玻璃陶瓷法 (Berger等 [2]) 制备。纯的羟基磷灰石-材料(先验地认为生物活性和长期稳定的)通常不能制备成任意的特定打印的成型体,并且通常在用作骨替代材料时具有不足够的强度值。在本文中,与可再吸收的材料或可再吸收的复合材料不同,长期稳定的骨替代物或者长期稳定的复合材料是指这样的材料,该材料在应用时间段(例如对应于各种生物体(脊椎动物、人)的通常寿命)中不再吸收并且不会被天然的骨代替,而是基本上保持不变。因此,其在活体中或者在细胞和/或组织培养的生理条件下的溶解度非常低。这表明,跨整个应用时间段,该材料的界面保持不变,在该界面处在生物体中的继续重塑过程中可以积聚天然骨物质或者该界面在技术应用中起到研磨的作用。

特别地,基于仅仅具有主要晶体相磷灰石和硅灰石的玻璃陶瓷的已知产物的溶解度仍然太大。如果该溶解度通过添加Al2O3、ZrO2或者TiO2而降低,则根据添加物的量提高了该材料在生理条件下或在生理溶液中的耐受性,但是降低了不含结缔组织的直接骨接触率,因为这些物质 (Al2O3、ZrO2、TiO2) 位于在前和形成自身的层 [3]。

基于这样的背景,本发明提供了根据权利要求1的陶瓷物料、根据权利要求5的陶瓷物料的制备方法、根据权利要求17-25的陶瓷物料以及由其获得的成型体的用途和根据权利要求26的成型体。

借助下面的说明书和所附的权利要求书可以得到更多的实施方案、变型方案和改进方案。

根据一个实施方案,提供了陶瓷物料,其包含长期稳定的由磷灰石、硅灰石和钛铁矿的晶体相构成的复合材料,该复合材料通过玻璃相稳定化。该陶瓷物料的特征特别在于可烧结和/或可熔融的。

该实施方案的优点在于,将所述的晶体相稳定地嵌入共同的玻璃相中,该玻璃相在生理介质中至少部分地可溶并且因此提供了对于生长细胞的有利的锚固可能性和天然骨物质的积聚,而不会使该陶瓷物料例如在体内溶解或者再吸收。由此有利地产生出色的骨整合以及高的骨接触率。

根据一个实施方案,提供了陶瓷物料,其除了所述的主要晶体相磷灰石、硅灰石和钛铁矿之外还含有方英石。

该实施方案的优点在于,将全部所述的晶体相稳定地嵌入共同的玻璃相中、使该陶瓷物料在生理介质中非常稳定以及出色的骨整合和高的骨接触率。

根据一个实施方案,提供了陶瓷物料,其特征在于该陶瓷物料单独地或者与至少一种选自Na2O和K2O的碱金属氧化物组合地包含SiO2、CaO、P2O5、MgO、CaF2和TiO2

该实施方案的优点在于,玻璃相的溶解度通过所述物质的化学计量比调节,并且因此达到有利高的骨接触率。

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