[发明专利]一种自发泡定向大孔骨水泥支架制备方法

说明书

本发明公开了一种自发泡定向大孔骨水泥支架制备方法，具体包括如下步骤：步骤1，制备动力微球；步骤2，制备改性动力微球；步骤3，制备半包覆微球；步骤4，构建前驱体浆料；步骤5，构建定向孔支架。通过外磁场控制成孔的方向，结合碳酸钙与柠檬酸反应生成气泡，形成单侧推动力促使微球运动，获得可调节孔隙大小及方向的定向大孔骨水泥支架，在保证定向大孔同时具有较大的孔隙，有利于营养物质及体液的流动，从而促进细胞孔内生长，形成牢固结合。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体为一种自发泡定向大孔骨水泥支架制备方法。

背景技术

一直以来，骨缺损修复治疗是人类医学中的重难点，对骨缺损修复材料的需求也在不断增加。传统的骨修复方式主要包括自体骨和异体骨的移植，因自体骨供源有限，异体骨存在免疫排斥反应以及需要二次手术等问题，在医学上仍然有许多亟待解决的难题。

随着生物材料的发展，人工骨修复材料备受关注。磷酸钙骨水泥(CPCs)具有生物活性、骨导电性、可注射性和可塑性等优点，但在临床应用上呈现出一定的问题，缺乏大孔结构使营养物质和体液无法流动，同时缺乏大孔结构使骨组织的长入及血管生成受限。具有适当大孔尺寸和高孔隙率的多孔磷酸钙骨水泥，已经成为当前骨水泥研究的热点。

产生多孔结构的众多方法中，发泡法工艺简便、耗时短，但主要缺点是与体内气体突然释放相关并且产生的孔隙多为形状不规则的闭孔。因此需提供一种兼顾孔隙大小和成孔方向可控的骨水泥支架制备方法，以产生定向大孔隙。

漆小鹏(漆小鹏,叶建东,王秀鹏,王迎军.具有定向孔隙结构的大孔磷酸钙骨水泥支架的制备与表征(英文)[J].硅酸盐学报,2007)利用冷冻塑形法制备了具有定向孔隙结构的大孔磷酸钙骨水泥支架，多孔磷酸钙骨水泥具有与冰晶生长方向一致的相互连通的大孔，孔隙的大小可以通过改变冷冻参数进行调节。但孔隙的方向只能通过冰晶生长的方向控制，无法灵活调整。

周维(周维.α-TCP骨水泥/明胶微球复合支架材料制备及其载药研究[D].天津大学,2009.)将明胶微球加入到骨水泥中，明胶微球降解后可获得水化产物为羟基磷灰石的具有贯通性通孔多孔骨水泥支架，随着明胶微球加入量的增大，支架材料的孔隙率提升。但形成的孔隙方向具有随意性，无法精准控制成孔方向。

发明内容

本发明提供一种自发泡定向大孔骨水泥支架制备方法，解决了现有磷酸钙骨水泥缺乏定向大孔的问题。制备磁性微球后利用碳酸钙对其表面进行改性，在微球的二分之一表面上包覆镁涂层，另外一半未包覆的碳酸钙与柠檬酸快速反应产生气泡，进而形成单向推动力，在骨水泥注射固化过程中利用磁场进行诱导改变微球运动方向，进而形成定向大孔结构。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自发泡定向大孔骨水泥支架制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，制备动力微球

将四氧化三铁与聚乳酸混合，采用乳液溶剂挥发法制备动力微球；

步骤2，制备改性动力微球

将步骤1中的动力微球加入氯化钙溶液中，通入二氧化碳，利用改性剂在微球表面制备反应涂层，得到表面改性微球；

步骤3，制备半包覆微球

利用磁场控制步骤2所得的表面改性微球单层排布，采用溅射法，在表面改性微球一半的表面上溅射镁涂层，得到半包覆微球；

步骤4，构建前驱体浆料

利用球磨法将步骤3中得到的半包覆微球与骨水泥固相粉末均匀混合，后与骨水泥液相混合得到前驱体浆料；

步骤5，构建定向孔支架

将步骤4得到的前驱体浆料注入模具中，并施加外磁场，后在恒温恒湿箱中固化、养护，形成定向大孔结构的骨水泥支架。