[发明专利]一种氧化锆纤维增强陶瓷基复合材料人工骨及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化锆纤维增强陶瓷基复合材料人工骨及其制备方法，属于生物医用材料技术领域。本发明将PC熔融，得到均质凝胶；将均质凝胶与氧化锆粉末混合，得到带有氧化锆的均质凝胶；将带有氧化锆的均质凝胶进行加热，得到全氧化锆短纤维，加热的温度为2700～3000℃；将全氧化锆短纤维和氧化锆粉末依次进行混合、等静压成型和烧结，得到中间体；根据患者骨骼形态数据，利用计算机集成制造系统进行三维实体建模，得到三维建模数据；根据三维建模数据，对中间体进行机加工，得到预制体；将预制体进行烧结定型，得到氧化锆纤维增强陶瓷基复合材料人工骨，制得的氧化锆纤维增强陶瓷基复合材料人工骨兼顾硬度和延展性、韧性差。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其涉及一种氧化锆纤维增强陶瓷基复合材料人工骨及其制备方法。

背景技术

人工骨是指可以替代人体骨或者修复骨组织缺损的人工生物材料，人造骨可以依靠从人体体液补充某些离子形成新骨，可在骨骼结合界面发生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼牢固结合。当需替换关节或治疗骨断裂时，最理想的方式是通过组织再生功能实现骨的自身修复。然而在许多情形下，人体骨并不能实现自身修复，理想人工骨材料的研制是医学和生物材料科学领域的一个重要课题。自体骨和金属假体是常见的骨体修复材料，然而，自体骨易增加患者的创伤和痛苦，金属假体存在松动、断裂、骨质疏松、排异反应和溶解离子有毒等问题。随着接骨材料非金属化的发展，一些生物陶瓷材料、有机材料和复合材料等开始应用于人工骨的制造。但是这些材料依然存在这诸多缺陷：合成高分子材料(如胶原、聚酯)可成骨诱导但力学性能差；复合材料(如磷酸钙-胶原复合人工骨)具有良好力学性能，但成骨活性仍不理想；无机非金属材料(如氧化铝陶瓷)纯度低、密度小、脆性大，造成的破裂，使得全陶瓷人工关节置换术后并发症和翻修率很高。

随着医疗科学、材料科学、先进制造技术的快速发展，人们对骨折缺损的修复和置换要求日益提高，人工骨制造技术也得到了充分的应用。但现有的人工骨陶瓷材料存在的缺点是脆性大，抗疲劳性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氧化锆纤维增强陶瓷基复合材料人工骨及其制备方法。本发明制得的氧化锆纤维增强陶瓷基复合材料人工骨能够兼顾硬度和延展性、韧性差。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氧化锆纤维增强陶瓷基复合材料人工骨的制备方法，包括以下步骤：

将聚碳酸酯熔融，得到均质凝胶；

将所述均质凝胶与氧化锆粉末混合，得到带有氧化锆的均质凝胶；

将所述带有氧化锆的均质凝胶进行加热，得到全氧化锆短纤维，所述加热的温度为2700～3000℃；

将所述全氧化锆短纤维和氧化锆粉末依次进行混合、等静压成型和烧结，得到中间体；

根据患者骨骼形态数据，利用计算机集成制造系统进行三维实体建模，得到三维建模数据；

根据所述三维建模数据，对所述中间体进行机加工，得到预制体；

将所述预制体进行烧结定型，得到所述氧化锆纤维增强陶瓷基复合材料人工骨。

优选的，所述氧化锆粉末的粒径独立地为30～100nm。

优选的，所述带有氧化锆的均质凝胶中均质凝胶的质量含量为0.5～35％。

优选的，所述全氧化锆短纤维和氧化锆粉末混合后所得混合物中全氧化锆短纤维与氧化锆粉末的质量比为1：1～3：2。

优选的，所述全氧化锆短纤维的长度为10～100μm。

优选的，所述全氧化锆短纤维的长度为50～80μm。

优选的，所述烧结的温度为1000～1500℃，时间为10～12h。