[发明专利]一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的烧结方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物陶瓷支架材料的制备方法。

背景技术

由于创伤、炎症、肿瘤的外科治疗所导致的骨缺损特别是大段骨缺损，是除了由骨折所致的骨不连外，引起功能丧失并影响生活质量的主要原因。目前传统自体松质骨移植是治疗局部骨缺损的金标准。但是其存在不可否认的局限性，如供骨区损伤，术后并发症和治疗费用等问题，更重要的是来源与数量有限。异体骨移植则不受形状与数量的限制，可达到即时的骨量要求，其骨愈合过程与传统的长段自体移植骨基本类似。但是异体骨经各种灭菌处理后缺乏自身成骨作用，骨愈合过程缓慢且多存在不同程度的排斥反应，因此效果不佳。

随着生物材料科学的兴起，以生物材料来制作移植替代物的组织工程学正在不断的发展。因此，组织工程骨修复骨缺损也成为当前研究热点。

骨组织工程支架材料是指能与成骨细胞结合并能置入生物体的材料，它是组织工程化骨的最基本构架。植入体内后，支架材料与宿主组织接触部分发生化学结合，能长期发挥功能，而不至于在界面处发生松动与破坏。理想的骨组织工程支架材料应具备以下条件：良好的组织相容性和良好的表面活性，有利于细胞的粘附，并为细胞在其表面生长、增殖和分泌基质提供良好的微环境；具有可塑性，可被加工成所需的形状，并有一定的机械强度，在置入体内后的一定时间内仍可保持其形状，使新形成的组织具有一定的外形；具有三维立体结构，材料必须是高度多孔的，类似泡沫状，孔隙率应达到80%以上，具有较大的内表面积，一方面有利于细胞的植入粘附，另一方面有利于细胞营养成分的渗入和细胞代谢产物的排除。

目前，骨组织工程支架材料主要分为三类：生物衍生材料、陶瓷材料和高分子材料。生物衍生材料具有抗原性，特别是植体较大时，常常会引起剧烈的免疫排斥反应。羟基磷灰石是最主要的陶瓷材料，它是骨的无机成分。合成的羟基磷灰石具有良好的生物活性和生物相容性，具有较高的骨结合能力。但是由于它的力学性能较差，无法满足多数生物体内植入的生物力学要求。而高分子材料应用过程中，根据生物医用材料的要求，支架材料植入体内后，应尽量避免其与宿主骨之间的炎性反应，以保证植入材料的长期安全性。Roel Kuijer等人对聚酯共聚物的支架材料研究表明，不管支架上是否种细胞，植入兔体内后均有部分支架与宿主骨之间出现感染症状。

因此，我们通过干铺-烧结方法制备出ZrO₂多孔生物骨修复支架。为骨缺损治疗提供一种孔隙率高、抗压强度大、韧性强的生物陶瓷人工骨支架材料。

发明内容

本发明针对上述问题，本发明的目的提供一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的烧结方法，该方法制备的二氧化锆多孔生物骨修复支架抗压及抗弯强度大，孔隙率高，孔径大小合适，能与宿主骨牢固结合，不会产生明显的异物反应，生物相容性好。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种二氧化锆多孔生物骨修复支架的烧结方法，该方法包括以下的步骤：

1）在聚氨酯泡沫模型材料上进行ZrO₂粉体浆料挂浆；

2）烘干阶段：在室温至90~110℃时，升温速度为2~3℃/min；

3）挥发阶段：在90~110℃至190~210℃时，控制升温速度，1~2℃/min，在190~210℃至490~510℃时，控制升温速度1~2℃/2min，升温至490~510℃时，保温1~1.5h，后升温到490~510℃至700~800℃时，控制升温速度为1~2℃/3min，升温至700~800℃后，保温1~1.5h，后升温到700~800℃至1200~1300℃时，控制升温速度为1~2℃/min；

4）高温焙烧阶段：后持续烧结温度保持在2~4℃/min，到达1500~1600℃的最高烧结温度后，再保温2~4h并随炉冷却，得到ZrO₂多孔生物骨修复支架。

作为优选，所述的挂浆的ZrO₂粉体浆料按质量百分比计包括以下的组分：

ZrO₂粉体55~70%

聚乙烯醇0.2~1.0%

羧甲基纤维素0.2~1.0%

硅溶胶8~15%

聚丙稀酸铵0.2~1.2%。

作为再优选，所述的挂浆的ZrO₂粉体浆料按质量百分比计包括以下的组分：

ZrO₂粉体60~65%

聚乙烯醇0.2~1.0%

羧甲基纤维素0.2~1.0%