CN106390207A - 一种多孔钛合金作为载体在医学上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多孔钛合金作为载体在医学上的应用，该应用包括以下步骤：(1)通过医用钛合金丝缠绕编织制备多孔钛合金；(2)然后通过激光熔覆、微弧氧化、阳极氧化、渗透法、包埋法、溶剂挥干法、熔融法或吸附平衡法在多孔钛合金表面或多孔结构中载入药物，用作人工关节、脊柱融合、骨填充、骨修复或骨移植材料，起到增加表面活性、促进骨细胞生长和分化、预防感染、针对性给药、局部给药等作用。与现有技术相比，本发明具有操作简单易行，结构可控，载药方便，药物结合牢固，成本低等优点。

Description

一种多孔钛合金作为载体在医学上的应用
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种医用载药多孔钛合金，主要用于心血管支架、骨修复和骨支撑材料方面。
背景技术
钛及钛合金具有良好的力学性能、生物相容性、耐腐蚀性和优异的加工性能，已成为最具有发展前景的生物材料之一。但是钛及钛合金是一种生物惰性材料，植入体内后被一层包囊纤维膜所包绕，难于和生物组织形成牢固的结合。因此，研究开发既能够充分发挥钛及钛合金优异性能，又具有生物活性的生物钛合金材料具有十分重要的意义。医用材料中的孔可以为骨细胞生长和体液传输提供通道，有利于材料和骨细胞的结合，并且多孔结构可以作为药物的载体。根据需要在多孔钛合金多孔结构或表面载药可以起到增加表面活性、促进骨细胞生长和分化、预防感染、针对性给药、局部给药等作用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多孔钛合金作为药物载体在医学上的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种多孔钛合金作为载体在医学上的应用，其特征在于，该应用包括以下步骤：
(1)通过医用钛合金丝缠绕编织制备多孔钛合金；
(2)然后通过激光熔覆、微弧氧化、阳极氧化、渗透法、包埋法、溶剂挥干法、熔融法或吸附平衡法在多孔钛合金表面或多孔结构中载入药物，用作人工关节、脊柱融合、骨填充、骨修复或骨移植材料。
所述的多孔钛合金是由医用钛合金丝缠绕编织而成，所用医用钛合金丝包括TA1ELI、TA1、TA2、TA3、TA4、TC4、TC4ELI或TC20。
所述的医用钛合金丝直径为0.02-2mm，优选0.08-0.5mm。
所述的多孔钛合金的孔隙率为20％-90％，优选45％-85％，孔径大小为0.02-2mm，优选0.1-0.5mm。多孔钛合金的孔的大小、分布以及孔隙率可通过制备方法控制。
所述的多孔钛合金的强度为1-200MPa，优选50-150MPa，弹性模量为0.1-80GPa，优选5-50GPa。多孔钛合金的强度和弹性模量可控。
所述的药物包括生物相容性好的物质、预防术后感染的药物、促进骨细胞生长的元素，抗肿瘤的药物或生长因子；
所述的生物相容性好的物质包括钽粉、羟基磷灰石、硅酸钙、磷酸钙或硫酸钙；
所述的预防术后感染的药物包括银离子、硫酸庆大霉素或万古霉素；
所述的促进骨细胞生长的元素包括锶、锌、锂或钙。
上述多孔钛合金通过以下方法制得：1.设计所需多孔钛合金的孔结构和孔隙率；2.根据多孔钛体积和孔隙率计算所需钛合金丝的量；3.缠绕编织钛合金丝；4.模压得到预定的形状和孔隙率的多孔钛合金。
本发明的目的是提高医用钛合金的生物活性，并使植入钛合金材料具有预防感染和促进骨细胞生长分化等功能。本发明提供一种医用载药多孔钛合金，钛合金本身具有多孔结构，有利于骨细胞生长和体液传输。多孔结构的孔的大小和分布可控，孔隙率可控。在多孔结构中或材料表面载入钽粉、羟基磷灰石、磷酸钙、硫酸钙、硅酸钙等生物相容性好的物质，银离子、硫酸庆大霉素、万古霉素等预防术后感染的药物，锶、锌、锂、钙等促进骨细胞生长的元素，抗肿瘤的药物或生长因子。具有增加表面活性、促进骨细胞生长和分化、预防感染、针对性给药、局部给药等作用。该材料可满足人工关节、脊柱融合、骨填充、骨修复和骨移植等植入需要。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.操作简便，制造成本低；
2.具有优良的力学性能，优良的骨传输和骨诱导能力；
3.力学性能可调；
4.多孔结构孔径大小、分布和孔隙率可根据需要调节；
5.形状和大小容易控制，可根据植入需要设计；
6.载药方便，药物结合牢固；
7.可以满足大多数人工关节、脊柱融合、骨填充、骨修复和骨移植材料方面的需求。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
原料为医用TA1钛丝，丝径为0.05mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为0.1mm，孔隙率为30％，强度为50MPa，弹性模量为6GPa。利用微弧氧化方法在表面生成羟基磷灰石涂层，羟基磷灰石具有优良的生物相容性，可促进植入体与骨形成牢固的结合。该材料可满足骨填充、骨移植、骨修复的需要。
实施例2
原料为医用TA1钛丝，丝径为0.2mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为0.3mm，孔隙率为50％，强度为30MPa，弹性模量为3GPa。利用阳极氧化方法在钛丝表面生成二氧化钛纳米管，二氧化钛纳米管具有优良的生物相容性，可促进植入体与骨形成牢固的结合。该材料可满足骨填充、骨移植、骨修复的需要。
实施例3
原料为医用TA1钛丝，丝径为0.4mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为0.4mm，孔隙率为60％，强度为20MPa，弹性模量为2GPa。在多孔结构中灌入磷酸钙骨水泥浆体然后固化，磷酸钙具有优良的生物相容性，可促进植入体与骨形成牢固的结合。该材料可满足骨填充、骨移植、骨修复的需要。
实施例4
原料为医用TA2钛丝，丝径为0.4mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为0.5mm，孔隙率为70％，强度为15MPa，弹性模量为1GPa。利用激光熔覆方法在表面和孔内载入钽，钽具有优良的生物相容性，可有效提高材料的骨结合能力。该材料可满足骨填充、骨移植、骨修复的需要。
实施例5
原料为医用TA3钛丝，丝径为1mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为1mm，孔隙率为90％，强度为5MPa，弹性模量为0.3GPa。在孔中利用渗透法载入硫酸庆大霉素，硫酸庆大霉素可有效抑制金黄葡萄球菌和大肠杆菌等，可以预防术后感染，降低植入手术失败的几率。该材料可满足骨填充、骨移植、骨修复的需要。
实施例6
原料为医用TA4钛丝，丝径为2mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为2mm，孔隙率为50％，强度为100MPa，弹性模量为30GPa。在孔中利用包埋法载入硫酸庆大霉素。该材料可满足骨填充、骨移植、骨修复的需要。
实施例7
原料为医用TC4钛丝，丝径为0.2mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为0.4mm，孔隙率为30％，强度为120MPa，弹性模量为30GPa。在孔中利用渗透法载入万古霉素，万古霉素是目前临床常用的抗生素，具有抑制葡萄球菌(包括耐青霉素和耐新青霉素株)的作用，可以预防术后感染，降低植入手术失败的几率。该材料可满足人工关节、脊柱融合、骨填充、骨移植、骨修复的需要。
实施例8
原料为医用TC4钛丝，丝径为0.1mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为0.2mm，孔隙率为20％，强度为140MPa，弹性模量为50GPa。在孔中利用包埋法载入万古霉素。该材料可满足人工关节、脊柱融合、骨填充、骨移植、骨修复的需要。
实施例9
原料为医用TC20钛丝，丝径为0.4mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为0.3mm，孔隙率为20％，强度为180MPa，弹性模量为60GPa。在孔中利用包埋法载入布洛芬，布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用。适用于治疗风湿性关节炎、类风湿性关节炎、骨关节炎、强直性脊椎炎和神经炎等。该材料可满足人工关节、脊柱融合、骨填充、骨移植、骨修复的需要。
实施例10
原料为医用TA3钛丝，丝径为0.02mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为0.02mm，孔隙率为90％，强度为1MPa，弹性模量为0.1GPa。在孔中利用渗透法载入硫酸庆大霉素。该材料可满足骨填充、骨移植、骨修复的需要。
实施例11
原料为医用TC20钛丝，丝径为2mm，利用缠绕编织法制成多孔钛。多孔钛平均孔径大小为2mm，孔隙率为20％，强度为200MPa，弹性模量为80GPa。在孔中利用包埋法载入布洛芬。该材料可满足人工关节、脊柱融合、骨填充、骨移植、骨修复的需要。

Claims (6)

1.一种多孔钛合金作为载体在医学上的应用，其特征在于，该应用包括以下步骤：
(1)通过医用钛合金丝缠绕编织制备多孔钛合金；
(2)通过激光熔覆、微弧氧化、阳极氧化、渗透法、包埋法、溶剂挥干法、熔融法或吸附平衡法在多孔钛合金表面或多孔结构中载入药物，用作人工关节、脊柱融合、骨填充、骨修复或骨移植材料。
2.根据权利要求1所述的多孔钛合金作为载体在医学上的应用，其特征在于，所述的多孔钛合金是由医用钛合金丝缠绕编织而成，所用医用钛合金丝包括TA1ELI、TA1、TA2、TA3、TA4、TC4、TC4ELI或TC20。
3.根据权利要求1或2所述的多孔钛合金作为载体在医学上的应用，其特征在于，所述的医用钛合金丝直径为0.02-2mm，优选0.08-0.5mm。
4.根据权利要求1所述的多孔钛合金作为载体在医学上的应用，其特征在于，所述的多孔钛合金的孔隙率为20％-90％，优选45％-85％，孔径大小为0.02-2mm，优选0.1-0.5mm。
5.根据权利要求1所述的多孔钛合金作为载体在医学上的应用，其特征在于，所述的多孔钛合金的强度为1-200MPa，优选50-150MPa，弹性模量为0.1-80GPa，优选5-50GPa。
6.根据权利要求1所述的多孔钛合金作为载体在医学上的应用，其特征在于，所述的药物包括生物相容性好的物质、预防术后感染的药物、促进骨细胞生长的元素，抗肿瘤的药物或生长因子；
所述的生物相容性好的物质包括钽粉、羟基磷灰石、硅酸钙、磷酸钙或硫酸钙；
所述的预防术后感染的药物包括银离子、硫酸庆大霉素或万古霉素；
所述的促进骨细胞生长的元素包括锶、锌、锂或钙。
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