專利名稱：一種復合人工骨及制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及醫學創傷骨科醫用材料技術領域，具體涉及到一種復合人工骨及制造工藝。
背景技術：
眾所周知，在醫學創傷骨科及外科臨床治療中，治療各種骨缺損、骨再造及整形手術中，需要在骨缺損的部位植入或填充自體骨或異體骨來達到治愈的目的，使骨骼盡早的恢復其完整性和連續性，以獲得正常的力學性能。自體骨再生能力強、愈合快，無免疫排異反應，是最可靠的植入骨體，但由于其取自病人自身，骨來源有限，且從病人身上取骨，不但多做一次手術，延長治療時間，還增加了病人的痛苦，而異體骨雖然來源豐富，但經過處理后，其原有的機械強度降低，各種性能有所改變，并且異體骨移植可能導致其他疾病的傳播，缺乏安全性。因此，研制替代骨移植用人工骨一直是本領域急需解決的課題。隨著醫療科學技術的進步及醫學材料的不斷發展，近年來，在骨移植中使用復合材料制成的代用人工骨已經成為現實，如中國專利921044305就公開了一種用磷酸三鈣材料浸漬生長因子溶液形成的復合人工骨及其生產工藝，而中國專利011076356則公開了一種以聚乳酸、珍珠粉及氯化鈉為原料燒制而成并可降解的復合人工骨及其制法，這些復合人工骨的性能雖然較某些單一成分的代用材料有所改善，但大多仍存在著治療效果不穩定、制造工藝復雜及成本高昂的問題，尤其是這些復合人工骨的主要材料是用磷酸三鈣與脫水脫鈣的骨粉明膠混合制成或用碳酸鈣配以其它高分子材料等制成，雖然其成分接近骨細胞，但屬于非活性的無機化合物，植入骨體后可以起到支架的作用，不能誘導骨細胞生長，使得骨體生長緩慢，延長治愈時間，所以治療效果不太理想。
發明內容
本發明的目的是提供一種結構穩定、降解時間可控、能誘導骨細胞生長、工藝簡單且應用范圍廣的復合人工骨及制造工藝。
為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案，一種復合人工骨，其特點是由粉狀羥基磷灰石與漿狀膠原蛋白經攪拌混合、脫水冷凍及干燥滅菌后制成，成型后具有一定硬度及一定彈性的片狀/塊狀物體，其內部有微孔，孔徑為20-150微米，羥基磷灰石與膠原蛋白的混合比例為1∶9至9∶1。
上述所述的復合人工骨也可根據需要加工成其他任意形狀，便于更好的在手術中使用。
而制備上述所述復合人工骨的制造工藝，包括備料、攪拌混合、低溫真空脫水成形、高溫干燥及環氧乙烷滅菌等工序，其特點是在攪拌混合工序中是將粉狀磷灰石和膠原蛋白勻漿共同置于攪拌器內，在溫度為2-15℃下攪拌混合，攪拌時間為30-180分鐘，得到復合人工骨半成品。
上述所述的粉狀羥基磷灰石的粒度為20-300目。
上述所述的低溫真空脫水成形工序是將復合人工骨半成品置于冷凍真空機內，在真空度200-900豪托，溫度-55--35℃條件下冷凍1-2小時后，在真空機內自然升溫至室溫，脫水時間為12-16小時后成形。
上述所述的高溫干燥工序是將成形的復合人工骨進行切割封裝后，放入高溫干燥機內，在90--140℃溫度下干燥處理12-72小時。
上述所述的環氧乙烷滅菌工序是將干燥后的復合人工骨放入滅菌熏蒸器內進行的，滅菌溫度為45--55℃，滅菌時間為3-4小時，然后將滅菌后的人工骨制成品在通風環境下靜置7天以上，達到滅菌的最佳效果。
本發明的原理是這樣的，眾所周知，人體骨結構為膠原纖維做支架，鈣、磷(主要是鈣)沉積支架孔隙內，組成骨組織，而本發明復合人工骨中所使用的羥基磷灰石含有的鈣及多種無機化合物，在復合人工骨中起到生長支架載體的作用，羥基磷灰石與人體骨中主要礦物質成分(鈣)具有相同的化學及晶體結構，與骨組織具有良好的生物相融性及宜傳導性使得骨組織能直接沉積在羥基磷灰石上而與之緊密結合成為一體。而膠原中交叉連接的膠原纖維起支架作用并能促進宿主骨體內細胞和新膠原的沉積，并且無炎性及異物反應。膠原蛋白海綿狀物質，具有較強的吸水、吸濕的功能，當羥基磷灰石和膠原蛋白混合形成的復合人工骨植入缺損骨體后，磷酸三鈣等多種無機化合物起到填充和支架的作用，而膠原蛋白分子可以吸收骨腔內的骨髓及組織液，并形成成骨素，來誘導骨細胞生長，使得骨骼加快愈合，達到治療目的。所用膠原蛋白可以用普通化學交聯而成的I型膠原蛋白，也可以用采用通過硫酸軟骨素交聯重組的膠原蛋白，根據醫療對降解時間長短的要求，可采用高比例羥基磷灰石和低比例的膠原蛋白混合制造人工骨，或采用低比例的羥基磷灰石和高比例的膠原蛋白來混合制造人工骨，利用膠原蛋白與羥基磷灰石的混合比例來控制復合人工骨植入后的降解速度，而人工骨的硬度也是隨著羥基磷灰石的含量多少由硬變軟，以適應手術治療中不同骨質其生長速度不同的要求。
本發明所提供的復合人工骨分子結構穩定、降解時間可控、可以誘導骨細胞快速生長，而所提供的制備方法工藝簡單、實用，制備周期短并且成本低。
實施方式下面結合實施例詳述本發明一種復合人工骨，由粒度為100目的粉狀羥基磷灰石與普通I型膠原蛋白勻漿攪拌混合后經脫水冷凍及干燥滅菌后制成，羥基磷灰石與膠原蛋白的混合比例為8∶2；成型后具有一定硬度的類似橡皮狀的片塊狀物體，而其內部有孔徑為60微米的微孔。
如果改變羥基磷灰石與膠原蛋白的混合比例為2∶8，再經脫水冷凍及干燥滅菌后制成復合人工骨，成型后就是具有一定彈性的海綿狀的塊狀物體，其內部就具有孔徑為110微米的孔徑。
當然復合人工骨的形狀也可根據需要加工成類似圓、方、菱形及其他任意形狀，便于更好的在手術中使用。
而制備上述所述復合人工骨的制造工藝則包括備料、攪拌混合、低溫真空脫水成形、高溫干燥及環氧乙烷滅菌等工序，其步驟是1.在攪拌混合工序中是將粒度為100目粉狀磷灰石和普通I型膠原蛋白勻漿共同至于攪拌器內，在溫度為2-15℃下攪拌混合，攪拌時間為30-180分鐘，得到人工骨半成品。
2.上述所述的低溫真空脫水成形工序是將人工骨半成品置于冷凍真空機內，在真空度200-900豪托，溫度-55--35℃條件下冷凍1-2小時后，在真空機內自然升溫至室溫，脫水時間為12-16小時后成形。
3.高溫干燥工序是將成形的將成形的人工骨進行進行切割封狀后，在高溫干燥機內，在110℃溫度下干燥處理24小時。
4.環氧乙烷滅菌工序是將成形的將成形的人工骨進行放入滅菌熏蒸器內進行的，滅菌溫度為50℃，滅菌時間為4小時。
5.然后將滅菌后的人工骨制成品在通風環境下靜置7天達到滅菌的最佳效果后備用。
權利要求
1.一種復合人工骨，其特征在于由粉狀羥基磷灰石與漿狀膠原蛋白經攪拌混合、脫水冷凍及干燥滅菌后制成，成型后具有一定硬度及一定彈性的片狀/塊狀物體，其內部有微孔，孔徑為50---150微米，羥基磷灰石與膠原蛋白的混合比例為1∶9至9∶1。
2.根據權利要求1所述的一種復合人工骨，其特征在于所述的復合人工骨也可根據需要加工成其他任意形狀，
3.一種制造權利要求1所述的復合人工骨的制造工藝，包括備料、攪拌混合、低溫真空脫水成形、高溫干燥及環氧乙烷滅菌等工序，其特征在于在攪拌混合工序中是將粉狀磷灰石和膠原蛋白勻漿共同至于攪拌器內，在溫度為2-15℃下攪拌混合，攪拌時間為30-180分鐘，得到復合人工骨半成品。
4.根據制造權利要求3所述的復合人工骨的制造工藝，其特征在于所述的粉狀羥基磷灰石的粒度為20---300目。
5.根據制造權利要求3所述的復合人工骨的制造工藝，其特征在于所述的低溫真空脫水成形工序是將復合人工骨半成品置于冷凍真空機內，在真空度200-900豪托，溫度-55--35℃條件下冷凍1-2小時后，在真空機內自然升溫至室溫，脫水時間為12-16小時后成形。
6.根據制造權利要求3所述的復合人工骨的制造工藝，其特征在于所述的高溫干燥工序是將成形的復合人工骨進行切割封裝后，放入高溫干燥機內，在90--140℃溫度下干燥處理12-72小時。
7.根據制造權利要求3所述的復合人工骨的制造工藝，其特征在于所述的環氧乙烷滅菌工序是將干燥后的復合人工骨放入滅菌熏蒸器內進行的，滅菌溫度為45-55℃，滅菌時間為3-4小時。
8.根據制造權利要求3所述的復合人工骨的制造工藝，其特征在于將滅菌后的后的復合人工骨制成品在通風環境下靜置7天以上。
全文摘要
本發明公開了一種復合人工骨及制造工藝，由粉狀羥基磷灰石與漿狀膠原蛋白按羥基磷灰石與膠原蛋白的混合比例為1∶9至9∶1的比例混合后，經攪拌混合、脫水冷凍及干燥滅菌等工后，制成具有一定硬度、一定彈性且內部有孔徑為20－150微米微孔的片狀或塊狀復合人工骨，本發明所提供的復合人工骨分子結構穩定、降解時間可控、可以誘導骨細胞快速生長，而所提供的制備方法工藝簡單、實用，制備周期短并且成本低。
文檔編號A61L27/00GK1562387SQ200410008728
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月16日 優先權日2004年3月16日
發明者于海鷹 申請人:于海鷹