CN111904668A - 植骨颗粒 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种植骨颗粒，涉及口腔医疗器械的技术领域，包括植骨单体；植骨单体设置有多个，多个植骨单体填充堆积成形；任意相邻的两个植骨单体的之间具有用于营养物质传输和废弃物排出的第一孔道；植骨单体的表面设置有第二孔道，第二孔道用于细胞的附着和生长；通过利用填充堆积成形的多个植骨单体具备成骨空间维持能力，并且利用第一孔道和第二孔道的设置能够使其具备血供所需的微流场介质传输能力；通过第一孔道和第二孔道更加便于组织液流动，促进植骨颗粒内部毛细血管网的形成，与黏骨膜血管网搭接成功后，可为植骨材料成骨提供必要的血供滋养，缓解现有技术中植骨颗粒难以保证植骨颗粒在外界载荷下长期保持结构稳定的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及口腔医疗器械技术领域，尤其是涉及一种植骨颗粒。
背景技术
经口腔牙槽骨大面积缺损修复重建病例研究发现，对比了理论成骨量和实际成骨量差异，发现差异区域分布遵循一定的规律：在牙槽嵴顶区域一般实际成骨量＜理论成骨量，而在牙槽底部区域常常实际成骨量＞理论成骨量；说明植骨手术中，现有成品植骨颗粒堆集的结构稳定性欠缺，虽然成品植骨颗粒有天然三维结构，但在愈合期还是发生了形变和移位，也影响了颗粒间的孔隙结构。
在口腔牙槽骨骨增量术后愈合期内，植骨区域要收到两种外界压力：一种是在大范围植骨后，牙槽骨外侧轮廓发生改变，口唇周肌张力增加，植骨材料受到外侧唇颊肌的压力；另一种就是在愈合过程中软组织(粘膜、牙龈组织)的向内收缩，也会对成骨材料产生挤压载荷。但是，现有技术中植骨材料颗粒通常为制备过程中自然形成的不规则随机形状，如此构型很难保证植骨颗粒在外界载荷下长期保持结构稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种植骨颗粒，以缓解现有技术中植骨颗粒难以保证植骨颗粒在外界载荷下长期保持结构稳定的技术问题。
本发明的实施例是这样实现的：
本发明提供的一种植骨颗粒，包括：植骨单体；
所述植骨单体设置有多个，多个所述植骨单体填充堆积成形；任意相邻的两个所述植骨单体的之间具有用于营养物质传输和废弃物排出的第一孔道；
所述植骨单体的表面设置有第二孔道，所述第二孔道用于细胞的附着和生长。
在本发明较佳的实施例中，所述植骨单体包括第一植骨体和第二植骨体；所述第一植骨体和第二植骨体一体成型，所述第二植骨体容置于所述第一植骨体内部。
在本发明较佳的实施例中，所述第一孔道包括一级孔道和二级孔道；
所述第一孔道位于任意相邻的两个所述植骨单体的第一植骨体之间，所述第二植骨体包括多个胞元结构，任意相邻的两个所述胞元结构之间形成所述二级孔道。
在本发明较佳的实施例中，所述一级孔道的孔径范围为1-2mm；所述二级孔道的孔径范围为300-600μm；所述第二孔道的孔径小于100μm。
在本发明较佳的实施例中，所述胞元结构呈正十二面体、钻石型构型、骨小梁构型或其它多孔道结构。
在本发明较佳的实施例中，所述第一植骨体的结构呈四面体构型、六面体构型或多棱柱构型。
在本发明较佳的实施例中，所述第一植骨体包括多个第一连接梁，多个所述第一连接梁一体成型；
所述胞元结构包括多个第二连接梁，多个所述第二连接梁一体成型；
相邻的所述第一连接梁与所述第二连接梁一体成型。
在本发明较佳的实施例中，所述第一连接梁的直径范围为200-600μm，所述第一连接梁的长度范围为0.5-3mm；
所述第二连接梁的直径范围为50-250μm。
在本发明较佳的实施例中，所述植骨单体的材料为生物玻璃、磷酸三钙、羟基磷灰石等生物陶瓷材料，或钛金属及其合金、钽金属及其合金、镁金属及其合金等金属材料，或聚乳酸PLA、聚已内酯PCL等高分子材料。
在本发明较佳的实施例中，所述植骨单体采用光固化3D打印或选区激光熔融3D打印或其它增材制造工艺加工成型。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供的一种植骨颗粒，包括：植骨单体；植骨单体设置有多个，多个植骨单体填充堆积成形；任意相邻的两个植骨单体的之间具有用于营养物质传输和废弃物排出的第一孔道；植骨单体的表面设置有第二孔道，第二孔道用于细胞的附着和生长；本发明提供的植骨颗粒能够利用填充堆积成形的多个植骨单体具备成骨空间维持能力，并且利用第一孔道和第二孔道的设置能够使其具备血供所需的微流场介质传输能力，利用骨组织和血管长入；通过第一孔道和第二孔道更加便于组织液流动，促进植骨颗粒内部毛细血管网的形成，与黏骨膜血管网搭接成功后，可为植骨材料成骨提供必要的血供滋养，缓解现有技术中植骨颗粒难以保证植骨颗粒在外界载荷下长期保持结构稳定的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的植骨颗粒堆积成形后的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的植骨颗粒在口腔植骨内的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的植骨颗粒的植骨单体的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的植骨颗粒的植骨单体的另一实施例结构示意图；
图5为本发明实施例提供的植骨单体的第二植骨体的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的植骨单体的第一植骨体的另一实施方式的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的植骨单体的第一植骨体在显微镜下的局部放大结构示意图。
图标：100-植骨单体；101-第一植骨体；102-第二植骨体；200-第一孔道；201-一级孔道；202-二级孔道；300-第二孔道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，在口腔牙槽骨骨增量术后愈合期内，植骨区域要收到两种外界压力：一种是在大范围植骨后，牙槽骨外侧轮廓发生改变，口唇周肌张力增加，植骨材料受到外侧唇颊肌的压力；另一种就是在愈合过程中软组织(粘膜、牙龈组织)的向内收缩，也会对成骨材料产生挤压载荷；目前的植骨材料颗粒通常为制备过程中自然形成的不规则随机形状，如此构型很难保证植骨颗粒在外界载荷下长期保持结构稳定；而理想的成骨材料颗粒堆就要在上述外力的作用下尽可能稳定，这就需要考虑颗粒本身的拓扑构型，优化其在生理载荷作用及降解过程中的力学特性。
如图1-图7所示，本实施例提供的一种植骨颗粒，包括：植骨单体100；植骨单体100设置有多个，多个植骨单体100填充堆积成形；任意相邻的两个植骨单体100的之间具有用于营养物质传输和废弃物排出的第一孔道200；植骨单体100的表面设置有第二孔道300，第二孔道300用于细胞的附着和生长。
需要说明的是，本实施例提供的植骨颗粒，可以用于各种颅颌面口腔骨缺损病例，例如牙槽骨缺损、上颌骨缺损、下颌升支缺损、下颌骨体部缺损、下颌骨半侧缺损、颏部缺损或其它下颌骨缺损等，也可以用于全身其它部位骨缺损的填充修复。
在本发明较佳的实施例中，植骨单体100包括第一植骨体101和第二植骨体102；第一植骨体101和第二植骨体102一体成型，第二植骨体102容置于第一植骨体101内部。
在本发明较佳的实施例中，第一孔道200包括一级孔道201和二级孔道202；第一孔道200位于任意相邻的两个植骨单体100的第一植骨体101之间，第二植骨体102包括多个胞元结构，任意相邻的两个胞元结构之间形成二级孔道202。
在本发明较佳的实施例中，一级孔道201的孔径范围为1-2mm；二级孔道202的孔径范围为300-600μm；第二孔道300的孔径小于100μm。
本实施例中，针对颗粒材料的宏微观拓扑构型进行了跨尺度流场分析和力场分析；其中，植骨单体100的植骨颗粒能够在术中填充堆积成形，可形成三级孔道结构；如图2所示，其中，一级孔道201是在具备特定构型的第一植骨体101和第一植骨体101之间，能形成孔道结构；二级孔道202是位于单个植骨单体100的内部，并且二级孔道202的内径小于一级孔道201的内径。实际过程中，一级孔道201和二级孔道202形成整体结构，整体发挥营养物质传输和废弃物排出的作用；如图7所示，第二孔道300位于植骨单体100的第一植骨体101和第二骨质体的表面，在材料制备过程中会产生100μm以下量级的微孔，通过第二孔道300能够有利于细胞的附着。
本发明实施例的有益效果是：本实施例提供的植骨颗粒，包括：植骨单体100；植骨单体100设置有多个，多个植骨单体100填充堆积成形；任意相邻的两个植骨单体100的之间具有用于营养物质传输和废弃物排出的第一孔道200；植骨单体100的表面设置有第二孔道300，第二孔道300用于细胞的附着和生长；本发明提供的植骨颗粒能够利用填充堆积成形的多个植骨单体100具备成骨空间维持能力，并且利用第一孔道200和第二孔道300的设置能够使其具备血供所需的微流场介质传输能力；通过第一孔道200和第二孔道300更加便于组织液流动，促进植骨颗粒内部毛细血管网的形成，与黏骨膜血管网搭接成功后，可为植骨材料成骨提供必要的血供滋养，缓解现有技术中植骨颗粒难以保证植骨颗粒在外界载荷下长期保持结构稳定的技术问题。
在上述实施例的基础上，进一步地，在本发明较佳的实施例中，胞元结构呈正十二面体、钻石型构型、骨小梁构型或多孔道结构；由于十二面体或钻石型构型具备结构稳定，以及受力均匀，不易发生变形，能够满足胞元结构作为第二植骨体102的生理要求。
在本发明较佳的实施例中，第一植骨体101的结构呈四面体构型、六面体构型或多棱柱构型。
由于四面体具有三维立体中抗激流、稳定性好的特性，优选地，第一植骨体101的结构采用四面体构型。
另外，针对不同的牙槽骨缺损修复的植骨颗粒，第一植骨体101的结构也可以采用六面体构型或多棱柱构型，此处对此不再赘述。
在本发明较佳的实施例中，第一植骨体101包括多个第一连接梁，多个第一连接梁一体成型；胞元结构包括多个第二连接梁，多个第二连接梁一体成型；相邻的第一连接梁与第二连接梁一体成型。
其中，多个第一连接梁之间依次连接围设呈第一植骨体101，通过多个第一连接梁形成第一植骨体101的内部容置空间，第二植骨体102的胞元结构通过多个第二连接梁与第一连接梁的内部一体成型；并且多个第二连接梁之间围设呈一个胞元结构的孔，通过多个孔结构形成第二植骨体102的二级孔道202。
在本发明较佳的实施例中，第一连接梁的直径范围为200-600μm，第一连接梁的长度范围为0.5-3mm；第二连接梁的直径范围为50-250μm。
优选地，第一连接梁的直径为400μm，第一连接梁的长度为1-1.5mm，第二连接梁的直径为150μm。
需要说明的是，针对不同的植骨区域，第一植骨体101的第一连接梁中的多个第一连接梁的直径是不同的；同样地，第二植骨体102的第二连接梁中的多个第二连接梁的直径也是不同的，其中，当第一植骨体101尺寸过小，第二植骨体102的胞元结构的二级孔道202结构将随之简化或者改变。
本实施例中，多种尺寸和构型的植骨单体100可以按照统一规格堆积使用，也可以采用不同规格型号的植骨单体100混合使用。
在本发明较佳的实施例中，植骨单体100的材料为生物玻璃、磷酸三钙、羟基磷灰石等生物陶瓷材料，或钛金属及其合金、钽金属及其合金、镁金属及其合金等金属材料，或聚乳酸PLA、聚已内酯PCL等高分子材料。
其中，高分子材料还可以采用PLA(聚乳酸)、PCL(聚己内酯)、PLGA(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)、PEEK(聚醚醚酮)、PEKK(聚芳醚酮)、壳聚糖。
在本发明较佳的实施例中，植骨单体100采用光固化陶瓷3D打印或选区激光熔融3D打印或其它增材制造工艺加工成型。
其中，光固化陶瓷3D打印可以采用数字光合成(DLP)的3D打印技术：光的作用是引发聚合成型(固化)，而氧气的重要作用是阻止不需要打印的部分不聚合成型(不固化)，通过特殊的精确控制技术，让需要固化的部分固化，不需要固化的部分被氧气得到阻止，打印最终完美呈现出产品。
优选地，植骨单体100的材料可以采用生物玻璃45S5、磷酸三钙生物陶瓷或(和)羟基磷灰石等作为主要材料，采用高精度DLP光固化陶瓷打印技术进行制备。
其中，生物玻璃45S5的组成：Na2O24.5wt％，CaO 24.5wt％，P2O5 6.0wt％，SiO245wt％。45S是指45％质量分数的SiO2，5表示Ca和P的摩尔比为5:1。
本实施例中，对植骨颗粒的植骨颗粒的拓扑构型进行了分析优化，使其具备成骨所需的空间维持能力；在生理负载和降解状态下，具备结构稳定性好的几何构型，该构型的颗粒材料在体内填充后，能够保证在牙周软组织和口周肌群的压迫下长期维持稳定的成骨空间；对植骨颗粒的植骨颗粒堆的孔道结构进行了设计验证，使其具备血供所需的微流场介质传输能力；针对融合植骨单体100与植骨单体100之间、单一植骨单体100内部和植骨单体100表面形成的多级孔道体系，构建符合微流场环境和力学调控原理的孔道结构；该多级孔道体系便于组织液流动，促进植骨材料内部毛细血管网的形成，与黏骨膜血管网搭接成功后，可为植骨材料成骨提供必要的血供滋养。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种植骨颗粒，其特征在于，包括：植骨单体；
所述植骨单体设置有多个，多个所述植骨单体填充堆积成形；任意相邻的两个所述植骨单体的之间具有用于营养物质传输和废弃物排出的第一孔道；
所述植骨单体的表面设置有第二孔道，所述第二孔道用于细胞的附着和生长。
2.根据权利要求1所述的植骨颗粒，其特征在于，所述植骨单体包括第一植骨体和第二植骨体；所述第一植骨体和第二植骨体一体成型，所述第二植骨体容置于所述第一植骨体内部。
3.根据权利要求2所述的植骨颗粒，其特征在于，所述第一孔道包括一级孔道和二级孔道；
所述第一孔道位于任意相邻的两个所述植骨单体的第一植骨体之间，所述第二植骨体包括多个胞元结构，任意相邻的两个所述胞元结构之间形成所述二级孔道。
4.根据权利要求3所述的植骨颗粒，其特征在于，所述一级孔道的孔径范围为1-2mm；所述二级孔道的孔径范围为300-600μm；所述第二孔道的孔径小于100μm。
5.根据权利要求3所述的植骨颗粒，其特征在于，所述胞元结构呈正十二面体、钻石型构型、骨小梁构型或其它多孔道结构。
6.根据权利要求5所述的植骨颗粒，其特征在于，所述第一植骨体的结构呈四面体构型、六面体构型或多棱柱构型。
7.根据权利要求6所述的植骨颗粒，其特征在于，所述第一植骨体包括多个第一连接梁，多个所述第一连接梁一体成型；
所述胞元结构包括多个第二连接梁，多个所述第二连接梁一体成型；
相邻的所述第一连接梁与所述第二连接梁一体成型。
8.根据权利要求7所述的植骨颗粒，其特征在于，所述第一连接梁的直径范围为200-600μm，所述第一连接梁的长度范围为0.5-3mm；
所述第二连接梁的直径范围为50-250μm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的植骨颗粒，其特征在于，所述植骨单体的材料为生物玻璃、磷酸三钙、羟基磷灰石、钛金属、钛合金、钽金属、钽合金、镁金属、镁合金、聚乳酸PLA、聚已内酯PCL或壳聚糖。
10.根据权利要求9所述的植骨颗粒，其特征在于，所述植骨单体采用光固化3D打印或选区激光熔融3D打印形成。
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