專利名稱：一種生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨及其制備方法。
背景技術：
以磷酸三鈣為主要成份的生物陶瓷與動物骨骼礦物組成類似，具有良好的生物相容性，植入人體后能夠自然降解，并被組織吸收，而且其降解吸收速率與新骨生長速率大致相當，因此在生物醫學領域具有非常廣闊的應用前景。但由于生物陶瓷材料的強度較低，使其在骨缺損修復方面的應用受到一定的限制。金屬材料的強度大都高于人類骨骼，但大多數金屬材料的生物相容性差。鈦、鉭具有良好的生物相容性和很高的機械強度，但價格昂貴。開發兼顧生物相容性、機械強度，并且價格合理的骨缺損修復材料具有實際應用意義
發明內容
本發明提供了一種生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨及其制備方法。鑄造成型的鎂人工骨表面原位包覆有磷酸三鈣生物陶瓷。生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨的制備方法步驟如下:
1)將鑄造成型的鎂人工骨用洗滌劑或有機溶劑清洗干凈，去除表面油污；
2)將草酸溶入其質量8-10倍的醇中，配制成醇溶液；將清洗過的鎂人工骨吊掛并浸泡在配制好的草酸的醇溶液中，反應15至30分鐘；
3)與草酸反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在濃度為5-10%的鈣鹽溶液中，反應15至30分鐘。4)將磷酸溶入其質量5-8倍的醇中，配制成醇溶液，將與鈣鹽溶液反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在磷酸的醇溶液中，反應10-15分鐘。5)與磷酸的醇溶液反應后的鎂人工骨先在60-80° C烘干，然后在210至260° C溫度下煅燒I至3小時，即得到生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨。所述的洗滌劑是去污粉、洗衣粉、皂類、純堿、燒堿中的一種或數種。所述的有機溶劑是丙酮、汽油、氯仿中的一種或數種。所述的醇是乙二醇、丙醇、異丙醇、丙三醇中的一種或數種。所述的鈣鹽溶液是氯化鈣或硝酸鈣溶解于乙二醇或丙三醇中配制成的溶液。本發明有益效果:
提供的生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨，表層包覆了以磷酸三鈣為主要成份的生物陶瓷，它與動物骨骼礦物組成類似，具有良好的生物相容性；其內部是鑄造成型的鎂骨骼，機械強度遠高于人類骨骼和生物陶瓷材料。本發明提供的材料兼有生物陶瓷的生物相容性，以及鎂的機械強度。其制備方法簡便、技術可靠，成本遠低于鈦、鉭等骨缺損損修復材料。
具體實施例方式鎂人工骨的鑄造成型使用的是公知技術。
生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨的制備方法步驟如下:
I)將鑄造成型的鎂人工骨用洗滌劑或有機溶劑清洗干凈，去除表面油污；
所述的洗滌劑是去污粉、洗衣粉、皂類、純堿、燒堿中的一種或數種，所述的有機溶劑是丙酮、汽油、氯仿中的一種或數種。2)將草酸溶入其質量8-10倍的醇中，配制成醇溶液；將清洗過的鎂人工骨吊掛并浸泡在配制好的草酸的醇溶液中，反應15至30分鐘。鎂與草酸的反應為:
Mg - H2C2O- -> MgC20.- H]卞 ⑴
使用醇作為草酸的溶劑，是避免鎂與水的反應:
Mg 一 IH2O Mg(OH)2 - H2T (2)
所述的醇是乙二醇、丙醇、異丙醇、丙三醇中的一種或數種。推薦使用乙二醇或丙三醇，因為其化學活性較弱，能減緩鎂與草酸的反應速度，也能避免醇與鎂反應，生成MgH2。鎂人工骨與草酸的反應時間，應根據反應速度掌握，草酸鎂層的厚度應控制在I至2毫米，不宜超過鎂人工骨最小直徑的10%，以免影響其機械強度。3)與草酸反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在濃度為5-10%的鈣鹽溶液中，反應15至30分鐘。在氯化鈣或硝酸鈣的醇溶液中發生的反應為:
MgC2O4 + CaCl2 — CaC2O4+ MgCl2(3)
所述的鈣鹽溶液是氯化鈣或硝酸鈣溶解于乙二醇或丙三醇中配制成的溶液。推薦使用乙二醇或丙三醇，因為其化學活性較弱，能減反應速度。(3)屬于置換反應，即溶液中的Ca置換了固相中的Mg。4)將磷酸溶入其質量5-8倍的醇中，配制成醇溶液，將與鈣鹽溶液反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在磷酸的醇溶液中，反應10-15分鐘。草酸鈣與磷酸的反應為:
3CaC204 + 2H3P04 — Ca3(PO4)2 + 3H2C204(4)
CaC2O4 + H3PO4 — CaHPO4 + H2C2O4(5)
所述的醇是乙二醇、丙醇、異丙醇、丙三醇中的一種或數種。推薦使用乙二醇或丙三醇，因為其化學活性較弱，能減緩反應速度。使用醇作為磷酸的溶劑，是為了避免產物之一CaHPO4被水溶解。5)與磷酸的醇溶液反應后的鎂人工骨先在60-80° C烘干，然后在210至260° C溫度下煅燒I至3小時，即得到生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨。在烘干和煅燒過程中，首先是溶劑揮發，反應物固化；隨著溫度的升高，殘余的磷酸也隨之蒸發并分解(磷酸沸點158° C):
2H3P04 — P2O5+ 3H20(6)
當溫度高于203° C時，產物中的CaHPO4亦分解:
6CaHP04 — 2Ca3 (PO4)2 + P2O5+ 3H20 (7)
此外，煅燒過程在金屬鎂的表面會形成致密氧化層，對鎂形成化學保護。經由以上方法制備生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨兼有磷酸三鈣的親生物性，以及金屬鎂的機械強度。植入人體后 ，磷酸三鈣會被組織吸收，被人體自身骨骼取代。實施例1:I)將鑄造成型的鎂人工骨用去污粉清洗干凈，去除表面油污。2)將草酸溶入8倍的乙二醇中，配制成溶液；將清洗過的鎂人工骨吊掛并浸泡在配制好的溶液中，反應20分鐘。3)與草酸反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在濃度為10%的氯化鈣乙二醇溶液中，反應20分鐘。4)將磷酸溶入5倍的乙二醇中，配制成醇溶液，將與鈣鹽溶液反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在磷酸的醇溶液中，反應10-15分鐘。5)與氯化鈣溶液反應后的鎂人工骨先在80° C烘干，然后在210° C溫度下煅燒3小時，即得到生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨。實施例2:
1)將鑄造成型的鎂人工骨用丙酮清洗干凈，去除表面油污；
2)將草酸溶入10倍的丙醇中，配制成醇溶液；將清洗過的鎂人工骨吊掛并浸泡在配制好的草酸的醇溶液中，反應15分鐘。3)與草酸反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在濃度為5%的硝酸鈣丙醇溶液中，反應15分鐘。4)將磷酸溶入8倍的丙醇中，配制成醇溶液，將與鈣鹽溶液反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在磷酸的醇溶液中 ，反應10-15分鐘。5)與硝酸鈣的醇溶液反應后的鎂人工骨先在60° C烘干，然后在260° C溫度下煅燒I小時，即得到生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨。實施例3:1)將鑄造成型的鎂人工骨用汽油清洗干凈，去除表面油污。2)將草酸溶入9倍的異丙醇中，配制成醇溶液；將清洗過的鎂人工骨吊掛并浸泡在配制好的溶液中，反應20分鐘。3)與草酸反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在濃度為8%的硝酸鈣異丙醇溶液中，反應20分鐘。4)將磷酸溶入6倍的異丙醇中，配制成醇溶液，將與鈣鹽溶液反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在磷酸的醇溶液中，反應10-15分鐘。5)與硝酸鈣的醇溶液反應后的鎂人工骨先在70° C烘干，然后在240° C溫度下煅燒2小時，即得到生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨。實施例4:1)將鑄造成型的鎂人工骨用洗衣粉清洗干凈，去除表面油污。2)將草酸溶入10倍的丙三醇中，配制成醇溶液；將清洗過的鎂人工骨吊掛并浸泡在配制好的溶液中，反應30分鐘。3)與草酸反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在濃度為8%的氯化鈣丙三醇溶液中，反應30分鐘。4)將磷酸溶入8倍的丙三醇中，配制成醇溶液將與鈣鹽溶液反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在磷酸的醇溶液中，反應10-15分鐘。5)與氯化鈣的醇溶液反應后的鎂人工骨先在80° C烘干，然后在260° C溫度下煅燒3小時，即得到生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨。
權利要求
1.一種生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨，其特征在于鑄造成型的鎂人工骨表面原位包覆有磷酸三鈣生物陶瓷。
2.一種生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨的制備方法，其特征在于它的步驟如下: 1)將鑄造成型的鎂人工骨用洗滌劑或有機溶劑清洗干凈，去除表面油污； 2)將草酸溶入其質量8-10倍的醇中，配制成醇溶液；將清洗過的鎂人工骨吊掛并浸泡在配制好的草酸的醇溶液中，反應15至30分鐘； 3)與草酸反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在濃度為5-10%的鈣鹽溶液中，反應15至30分鐘； 4)將磷酸溶入其質量5-8倍的醇中，配制成醇溶液，將與鈣鹽溶液反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在磷酸的醇溶液中，反應10-15分鐘； 5)與磷酸的醇溶液反應后的鎂人工骨先在60-80°C烘干，然后在210至260° C溫度下煅燒I至3小時，即得到生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨。
3.如權利要求2所述的一種生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨的制備方法，其特征在于所述的洗滌劑是去污粉、洗衣粉、皂類、純堿、燒堿中的一種或數種。
4.如權利要求2所述的一種生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨的制備方法，其特征在于所述的有機溶劑是丙酮、汽油、氯仿中的一種或數種。
5.如權利要求2所述的一種生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨的制備方法，其特征在于所述的醇是乙二醇、丙醇、異丙醇、丙三醇中的一種或數種。
6.如權利要求2所述的一 種生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨的制備方法，其特征在于所述的鈣鹽溶液是氯化鈣或硝酸鈣溶解于乙二醇或丙三醇中配制成的溶液。
全文摘要
本發明公開了一種生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨及其制備方法。鑄造成型的鎂人工骨表面原位包覆有磷酸三鈣生物陶瓷。制備方法步驟如下將鑄造成型的鎂人工骨清洗干凈，去除表面油污；將草酸配制成醇溶液；將清洗過的鎂人工骨吊掛并浸泡在配制好的草酸的醇溶液中反應；然后浸泡在濃度為5-10%的鈣鹽溶液中反應；將磷酸配制成醇溶液，將與鈣鹽溶液反應后的鎂人工骨吊掛并浸泡在磷酸的醇溶液中反應；與磷酸的醇溶液反應后的鎂人工骨先在60-80°C烘干，然后煅燒1至3小時，即得到生物陶瓷原位包覆的鎂人工骨。本發明具有良好的生物相容性；內部是鑄造成型的鎂骨骼，機械強度遠高于人類骨骼和生物陶瓷材料；制備方法簡便、技術可靠，成本低。
文檔編號A61L27/04GK103170011SQ20131012272
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者葉瑛, 李林蔚, 賈健君, 陸普選, 劉舒婷, 黃元鳳, 陳雪剛, 夏枚生 申請人:浙江大學