CN105126176B - 一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料以及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料以及制备方法，其包括由下列重量份的原料：牡蛎壳超微粉40‑50、生物活性陶瓷颗粒20‑24、压电相陶瓷颗粒22‑28、聚乙烯吡咯烷酮5‑7、碳酸氢铵6‑7、纤维内钙10‑14、骨胶原50‑54、正硅酸溶液20‑22、聚丙烯氯化铵离子液15‑19、多壁钛酸盐纳米纤维21‑25、适量的乙醇、适量的磁活化水。本发明采用与人体骨成分接近的牡蛎壳开发用于股骨修复生物相容仿生材料，与骨组织具有良好的生物相容性，能够与骨形成牢固键合，能够有效地促进股骨修复，同时节省了成本。牡蛎壳经过高温煅烧的处理，克服了病害细菌的携带，具有环保可降解的优势。

Description

一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料以及制备方法

技术领域

本发明属于股骨修复用仿生骨材料领域，具体地说是涉及一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料以及制备方法。

背景技术

骨作为人体最大的组织器官，承担着生命活动的重要职责，却最容易引起缺损。在我国，据估计每年因交通事故和生产安全事故所致创伤骨折、脊柱退行性疾病及骨肿瘤、骨结核等骨科疾病，造成骨缺损或功能障碍患者超过300万人，且有日益增加的趋势。利用骨植入材料进行骨移植是治疗骨缺损最常用和有效的手段之一。骨植入材料主要有自体骨、异体骨和人工骨，其中自体骨移植会对患者造成二次损伤、且不可能大量取骨，异体骨移植无法避免疾病传播和免疫排斥的风险。因此，研发能有效修复和功能重建的人工骨修复材料具有广泛的临床需求和重要的意义，开发新型骨植入材料，关键在于能够有效地进行仿生，使其各方面性能均满足临床使用要求。

研究发现，骨基质是典型的天然无机-有机复合材料，无机成分主要是钙磷盐陶瓷，有机成分主要是胶原；天然骨具有多孔结构，多孔结构有利于组织和细胞的长入；骨组织是天然的压电体，骨对力的感知正是通过压电效应来实现的。因此，从骨的自身组织成分、结构、功能出发，研究出与人体骨更为匹配的仿生骨植入体是目前生物材料领域追求的目标。鉴于此，开发一种高度仿生的骨植入材料变得尤为重要。

牡蛎壳和人体骨骼的主要成分相似都是碳酸钙，而且，也有研究表面，牡蛎壳的形成过程和人体骨骼的形成方式是相同的，这位牡蛎壳作为一种仿生材料提供了可能。牡蛎壳作为骨仿生材料，两者具有很好的相容性，并且不会产生钙毒，不影响人体代谢，在股骨缺损的治疗当中，将牡蛎壳作为填充材料，其在人体内发生生物降解，促进骨骼的修复。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料制备方法。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料，包括由下列重量份的原料：牡蛎壳超微粉40-50、生物活性陶瓷颗粒20-24、压电相陶瓷颗粒22-28、聚乙烯吡咯烷酮5-7、碳酸氢铵6-7、纤维内钙10-14、骨胶原50-54、正硅酸溶液20-22、聚丙烯氯化铵离子液15-19、多壁钛酸盐纳米纤维21-25、适量的乙醇、适量的磁活化水。

一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将牡蛎壳超微粉、生物活性陶瓷颗粒、压电相陶瓷颗粒、聚乙烯吡咯烷酮以及总重量5-7倍的乙醇混合，在120-130℃下搅拌加热50-60min至均匀，得活化材料备用；

(2)将活化材料、碳酸氢铵混合，并采用高压均质机处理1-2h，之后高温煅烧2-3h加工成型，得带微孔的高强度生物压电材料备用；

(3) 将纤维内钙、聚丙烯氯化铵离子液、多壁钛酸盐纳米纤维以及总重量3-5倍的磁活化水混合，在40-42℃下加热搅拌2-3h得可以磁化的均匀混合液备用；

(4)将带微孔的高强度生物压电材料放入可以磁化的均匀混合液，磁化处理5-7h，得复合材料备用；

(5)将复合材料、骨胶原、正硅酸溶液混合，慢速搅拌2-3h得，然后在80-100℃下烘干12-14h，即得。

本发明的有益效果：

本发明采用与人体骨成分接近的牡蛎壳开发用于股骨修复生物相容仿生材料，与骨组织具有良好的生物相容性，能够与骨形成牢固键合，能够有效地促进股骨修复，同时节省了成本。牡蛎壳经过高温煅烧的处理，克服了病害细菌的携带，具有环保可降解的优势。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。

实施例1：

一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料，包括由下列重量份的原料：牡蛎壳超微粉40、生物活性陶瓷颗粒24、压电相陶瓷颗粒28、聚乙烯吡咯烷酮6、碳酸氢铵6.5、纤维内钙12、骨胶原54、正硅酸溶液22、聚丙烯氯化铵离子液17、多壁钛酸盐纳米纤维23、适量的乙醇、适量的磁活化水。

一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将牡蛎壳超微粉、生物活性陶瓷颗粒、压电相陶瓷颗粒、聚乙烯吡咯烷酮以及总重量6倍的乙醇混合，在125℃下搅拌加热55min至均匀，得活化材料备用；

(2)将活化材料、碳酸氢铵混合，并采用高压均质机处理1.5h，之后高温煅烧2.5h加工成型，得带微孔的高强度生物压电材料备用；

(3) 将纤维内钙、聚丙烯氯化铵离子液、多壁钛酸盐纳米纤维以及总重量3-5倍的磁活化水混合，在41℃下加热搅拌2.5h得可以磁化的均匀混合液备用；

(4)将带微孔的高强度生物压电材料放入可以磁化的均匀混合液，磁化处理6h，得复合材料备用；

(5)将复合材料、骨胶原、正硅酸溶液混合，慢速搅拌2.5h得，然后在90℃下烘干13h，即得。

实施例2：

一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料，包括由下列重量份的原料：牡蛎壳超微粉45、生物活性陶瓷颗粒22、压电相陶瓷颗粒25、聚乙烯吡咯烷酮6、碳酸氢铵6.5、纤维内钙12、骨胶原52、正硅酸溶液21、聚丙烯氯化铵离子液17、多壁钛酸盐纳米纤维23、适量的乙醇、适量的磁活化水。

一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将牡蛎壳超微粉、生物活性陶瓷颗粒、压电相陶瓷颗粒、聚乙烯吡咯烷酮以及总重量6倍的乙醇混合，在125℃下搅拌加热55min至均匀，得活化材料备用；

(2)将活化材料、碳酸氢铵混合，并采用高压均质机处理1.5h，之后高温煅烧2.5h加工成型，得带微孔的高强度生物压电材料备用；

(3) 将纤维内钙、聚丙烯氯化铵离子液、多壁钛酸盐纳米纤维以及总重量3-5倍的磁活化水混合，在41℃下加热搅拌2.5h得可以磁化的均匀混合液备用；

(4)将带微孔的高强度生物压电材料放入可以磁化的均匀混合液，磁化处理6h，得复合材料备用；

(5)将复合材料、骨胶原、正硅酸溶液混合，慢速搅拌2.5h得，然后在90℃下烘干13h，即得。

实施例3：

一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料，包括由下列重量份的原料：牡蛎壳超微粉50、生物活性陶瓷颗粒20、压电相陶瓷颗粒22、聚乙烯吡咯烷酮6、碳酸氢铵6.5、纤维内钙12、骨胶原50、正硅酸溶液20、聚丙烯氯化铵离子液17、多壁钛酸盐纳米纤维23、适量的乙醇、适量的磁活化水。

一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将牡蛎壳超微粉、生物活性陶瓷颗粒、压电相陶瓷颗粒、聚乙烯吡咯烷酮以及总重量6倍的乙醇混合，在125℃下搅拌加热55min至均匀，得活化材料备用；

(2)将活化材料、碳酸氢铵混合，并采用高压均质机处理1.5h，之后高温煅烧2.5h加工成型，得带微孔的高强度生物压电材料备用；

(3) 将纤维内钙、聚丙烯氯化铵离子液、多壁钛酸盐纳米纤维以及总重量3-5倍的磁活化水混合，在41℃下加热搅拌2.5h得可以磁化的均匀混合液备用；

(4)将带微孔的高强度生物压电材料放入可以磁化的均匀混合液，磁化处理6h，得复合材料备用；

(5)将复合材料、骨胶原、正硅酸溶液混合，慢速搅拌2.5h得，然后在90℃下烘干13h，即得。

上述实施例1-3制得的股骨修复仿生材料的主要性能参数测试结果如表1所示。

表1 实施例1-3制得股骨修复仿生材料的主要性能参数

	实施例1	实施例2	实施例3
				生物相容系数	99.81	99.98	99.91

由上表可知，本发明的股骨修复仿生材料在生物体内具有良好的生物相容性能有有效的用于股骨修复，同时具有成本低的特点。

Claims (1)

1.一种用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料，其特征在于，包括下列重量份的原料：牡蛎壳超微粉40-50、生物活性陶瓷颗粒20-24、压电相陶瓷颗粒22-28、聚乙烯吡咯烷酮5-7、碳酸氢铵6-7、纤维内钙10-14、骨胶原50-54、正硅酸溶液20-22、聚丙烯氯化铵离子液15-19、多壁钛酸盐纳米纤维21-25、适量的乙醇、适量的磁活化水；

以上所述的用于股骨修复的牡蛎壳生物相容仿生材料的制备方法如下：

(1)将牡蛎壳超微粉、生物活性陶瓷颗粒、压电相陶瓷颗粒、聚乙烯吡咯烷酮以及总重量5-7倍的乙醇混合，在120-130℃下搅拌加热50-60min至均匀，得活化材料备用；

(2)将活化材料、碳酸氢铵混合，并采用高压均质机处理1-2h，之后高温煅烧2-3h加工成型，得带微孔的高强度生物压电材料备用；

(3) 将纤维内钙、聚丙烯氯化铵离子液、多壁钛酸盐纳米纤维以及总重量3-5倍的磁活化水混合，在40-42℃下加热搅拌2-3h得可以磁化的均匀混合液备用；

(4)将带微孔的高强度生物压电材料放入可以磁化的均匀混合液，磁化处理5-7h，得复合材料备用；

(5)将复合材料、骨胶原、正硅酸溶液混合，慢速搅拌2-3h，然后在80-100℃下烘干12-14h，即得。