CN114873921A - 一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料及其制备方法 - Google Patents
一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114873921A CN114873921A CN202210255854.9A CN202210255854A CN114873921A CN 114873921 A CN114873921 A CN 114873921A CN 202210255854 A CN202210255854 A CN 202210255854A CN 114873921 A CN114873921 A CN 114873921A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- ceramic
- porous
- material containing
- organic polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 53
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 52
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 10
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-OUBTZVSYSA-N Cobalt-60 Chemical compound [60Co] GUTLYIVDDKVIGB-OUBTZVSYSA-N 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 5
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 5
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 5
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 5
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 claims description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 229920002385 Sodium hyaluronate Polymers 0.000 claims description 3
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 229940010747 sodium hyaluronate Drugs 0.000 claims description 3
- YWIVKILSMZOHHF-QJZPQSOGSA-N sodium;(2s,3s,4s,5r,6r)-6-[(2s,3r,4r,5s,6r)-3-acetamido-2-[(2s,3s,4r,5r,6r)-6-[(2r,3r,4r,5s,6r)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2- Chemical compound [Na+].CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 YWIVKILSMZOHHF-QJZPQSOGSA-N 0.000 claims description 3
- ZAVJTSLIGAGALR-UHFFFAOYSA-N 2-(2,2,2-trifluoroacetyl)cyclooctan-1-one Chemical compound FC(F)(F)C(=O)C1CCCCCCC1=O ZAVJTSLIGAGALR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 claims description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 108010020346 Polyglutamic Acid Proteins 0.000 claims description 2
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 claims description 2
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- -1 hydroxybutyl Chemical group 0.000 claims description 2
- 229960002927 hydroxychloroquine sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- VJVOFLWZDWLHNR-MRCUWXFGSA-N icosan-9-yl (z)-docos-13-enoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(CCCCCCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC VJVOFLWZDWLHNR-MRCUWXFGSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002643 polyglutamic acid Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 abstract description 10
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 abstract description 7
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 abstract description 7
- 230000011164 ossification Effects 0.000 abstract description 6
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 abstract description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 abstract description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 abstract description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 27
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 5
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 5
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 2
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 238000007447 staining method Methods 0.000 description 2
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 2
- 230000037314 wound repair Effects 0.000 description 2
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 1
- 102100035904 Caspase-1 Human genes 0.000 description 1
- 108090000426 Caspase-1 Proteins 0.000 description 1
- 108010069241 Connexin 43 Proteins 0.000 description 1
- 102100021337 Gap junction alpha-1 protein Human genes 0.000 description 1
- 102100037388 Gasdermin-D Human genes 0.000 description 1
- 102100032742 Histone-lysine N-methyltransferase SETD2 Human genes 0.000 description 1
- 101001026262 Homo sapiens Gasdermin-D Proteins 0.000 description 1
- 101000654725 Homo sapiens Histone-lysine N-methyltransferase SETD2 Proteins 0.000 description 1
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 1
- 102100029177 PDZ and LIM domain protein 3 Human genes 0.000 description 1
- 102000000874 Pyrin Domain-Containing 3 Protein NLR Family Human genes 0.000 description 1
- 108010001946 Pyrin Domain-Containing 3 Protein NLR Family Proteins 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 102000005789 Vascular Endothelial Growth Factors Human genes 0.000 description 1
- 108010019530 Vascular Endothelial Growth Factors Proteins 0.000 description 1
- 210000000683 abdominal cavity Anatomy 0.000 description 1
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- RNFNDJAIBTYOQL-UHFFFAOYSA-N chloral hydrate Chemical compound OC(O)C(Cl)(Cl)Cl RNFNDJAIBTYOQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960002327 chloral hydrate Drugs 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003828 downregulation Effects 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N platinum rhodium Chemical compound [Rh].[Pt] PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940093429 polyethylene glycol 6000 Drugs 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C11/00—Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
- A61L27/425—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix of phosphorus containing material, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
- A61L27/427—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix of other specific inorganic materials not covered by A61L27/422 or A61L27/425
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/06—Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0009—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing silica as main constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Dermatology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料，包括多孔的生物玻璃陶瓷基体，所述生物玻璃陶瓷基体包括以下重量份数的原料：SiO235‑60份、Na2O 12‑25份、CaO10‑22份、P2O53‑5.5份、K2O 4‑10份、B2O38‑10份和ORb210‑28份；所述生物玻璃陶瓷基体与造孔剂和有机聚合物共同制成所述含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解材料。本发明的制备方法简单易操作，制备得到的材料具有良好生物相容性，能与体液反应生产多孔纳米羟基磷灰石，可降解促进新骨生成，同时通过吸附蛋白和生长因子等作用机理，可促进骨创面愈合与新骨生成。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料及其制备方法，属于生物医药技术领域。
背景技术
骨创伤是医疗事故中最常见的创作。目前所进形的骨科手术中，绝大一部分是需要进行骨移植、修改及填充。其中，对于人体腔内的骨填充以及骨修复材料的研究也引起了研究者的关注。
可用于创面修复和骨植入的材料通常具有良好的生物相容性，特别是骨植入材料组成是与人体骨骼成分相同或相近的、无害的组分，在植入人体内，不会产生排斥的效果，并且在要求植入后保持其形状固定的一定强度。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料及其制备方法，材料具有良好生物相容性，能与体液反应生产多孔纳米羟基磷灰石，可降解促进新骨生成，同时通过吸附蛋白和生长因子等作用机理，可促进骨创面愈合与新骨生成。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料，包括多孔的生物玻璃陶瓷基体，所述生物玻璃陶瓷基体包括以下重量份数的原料： SiO2 35-60份、Na2O 12-25份、CaO10-22份、P2O5 3-5.5份、K2O 4-10份、B2O3 8-10份和ORb2 10-28份；所述生物玻璃陶瓷基体与造孔剂和有机聚合物共同制成所述含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解材料。
所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料，所述造孔剂为聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、碳酸氢铵、苯甲酸或聚乙二醇中的一种或几种，其加入量为材料总量的20-35%。
所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料，所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙醇酸、羟丁基壳聚糖、硫酸羟基氯喹聚谷氨酸聚合物、丝素蛋白、透明质酸锌或透明质酸钠，其加入量为材料总量的0.2-2.5%。
所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备生物玻璃陶瓷基体：将原料称量后装入铂金坩埚中，通过分级加热反应，1380-1520℃条件下完全熔化后，倒入纯化水中淬冷成无孔生物玻璃陶瓷，捞出60℃烘干，粉碎过筛，得到粉末备用；
（2）配置：向步骤（1）得到的粉末中加入造孔剂和有机聚合物，得到混合物；
（3）模压成型：将步骤（2）得到的混合物置于无水乙醇溶液，并进行搅拌，然后装入不锈钢模具中模压并脱模，得到成型的混合块；
（4）加热造孔：将步骤（3）中得到的成型的混合块装入氧化锆坩埚盘中，放入真空高温炉，150-500℃处理后得到有机聚合多孔生物玻璃陶瓷块状材料；
（5）灭菌：将步骤（4）中得到的有机聚合多孔生物玻璃陶瓷块状材料进行钴60灭菌后得到成品。
所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，所述步骤（1）中得到的粉末粒径为1-500微米。
所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，所述步骤（1）中1380-1520℃保温60-80min。
所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，所述步骤（3）中模具为条形。
所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，所述步骤（3）中模压压力为2-5MPa。
本发明所达到的有益效果：
本发明的可降解骨创材料增加了硼元素，有利于改善材料力学性能，并且人们的身体如果缺乏硼元素，可能会出现骨质松软的情况，还有可能生长发育缓慢，添加了硼元素之后可减少这种情况；本发明的可降解骨创材料还添加铷（Rb）元素，可增加人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）的ALP活性，VEGF和COLI的分泌以及HIF-1α的表达。
本发明制备方法简单易操作，无任何固体污染以及有害气体和液体排放，现代工业化熔炉温度可以轻松做到1700度以上，而我们仅需要再1350-1550度高温之间完成材料熔化，并且采用铂金或者铂铑坩埚，在1550度内操作不会造成坩埚浪费与损耗，且可实现连续热熔加工，材料可以连续获取，不需要考虑原料预反应周期，有利于规模化生产。
从临床角度考虑，本发明的可降解骨创材料采用人体同元素的化工材料合成，同时通过有机聚合物相结合和造孔技术，可制备理想的骨组织填充材料孔径与正常骨大小相近，可以为细胞提供良好的微环境，能安全用于人体；具有良好的骨传导性，且有诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化并促进其增殖的潜能；可被加工成所需的形状，并具有很好的力学强度，使其在植入体内后的一定时间内仍可保持其形状。
制备得到的可降解骨创材料具有良好生物相容性，能与体液反应生产多孔纳米羟基磷灰石，可降解促进新骨生成，同时通过吸附蛋白和生长因子等作用机理，可促进骨创面愈合与新骨生成。
附图说明
图1是实施例1中动物实验的结果图。
图2是实施例2中动物实验的结果图。
图3是实施例3中动物实验的结果图。
图4是实施例3中可降解骨创材料活化前的图谱。
图5是实施例3中可降解骨创材料被人体体液活化后的图谱。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料，包括多孔的生物玻璃陶瓷基体，所述生物玻璃陶瓷基体包括以下重量份数的原料： SiO2 35份、Na2O 12份、CaO10份、P2O5 3份、K2O 4份、B2O3 8份和ORb2 10份；所述生物玻璃陶瓷基体与造孔剂和有机聚合物共同制成所述含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解材料。
其中，造孔剂为聚乙二醇6000，其加入量为材料总量的35%。所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯，其加入量为材料总量的0.2%。
一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备生物玻璃陶瓷基体：将原料称量后装入铂金坩埚中，通过分级加热反应，1380-1520℃条件下保温60-80min完全熔化后，倒入纯化水中淬冷成无孔生物玻璃陶瓷，捞出60℃烘干，粉碎过筛，得到粉末备用；粉末粒径为1-500微米；
（2）配置：向步骤（1）得到的粉末中加入造孔剂和有机聚合物，得到混合物；
（3）模压成型：将步骤（2）得到的混合物置于无水乙醇溶液，并进行搅拌，然后装入不锈钢的条形模具中模压并脱模，得到成型的混合块，其中，模压压力为2-5MPa；
（4）加热造孔：将步骤（3）中得到的成型的混合块装入氧化锆坩埚盘中，放入真空高温炉，150-500℃处理后得到有机聚合多孔生物玻璃陶瓷块状材料；
（5）灭菌：将步骤（4）中得到的有机聚合多孔生物玻璃陶瓷块状材料进行钴60灭菌后得到成品。
成品通过处理成90微米以下粉末（供试品），即为可临床用骨创面修复材料。
动物实验：
1、大鼠皮肤缺损模型的建立：腹腔注射适量4％水合氯醛(1mL/100g)麻醉，将大鼠背部毛发使用电推工具剪短后，再涂抹6％硫酸钠溶液用来除掉毛发，毛发溶解后迅速使用清水冲洗。
2、分组实验：将大鼠分成两组，一组大鼠的背部敷贴制备好的供试品（BG组），另一组大鼠的背部敷贴0.9%的氯化钠溶液作为空白组（NC组）。
试验结论：试验结果见图1，BG作用于小鼠创面后观察，可提高愈合速率[（未用药痊愈时间-用药痊愈时间)/未用药痊愈时间]55%，未用药15天和用药9天愈合面积相当；愈合率95%（已愈合面积/创面面积）。
作用机理图： 供试品与伤口体液接触后，通过离子交换在表面形成HCA结构。下调内皮细胞上的Cx43蛋白可降低ROS活性水平， 从而抑制NLRP3炎症小体对caspase-1的激活， 削弱GSDMD的活性，促进了血管的形成，加速了创面的愈合。
实施例2
一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料，包括多孔的生物玻璃陶瓷基体，所述生物玻璃陶瓷基体包括以下重量份数的原料： SiO2 60份、Na2O 25份、CaO 22份、P2O5 5.5份、K2O 10份、B2O3 10份和ORb2 28份；所述生物玻璃陶瓷基体与造孔剂和有机聚合物共同制成所述含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解材料。
其中，所述造孔剂为聚苯乙烯微球，其加入量为材料总量的20%。所述有机聚合物为透明质酸钠，其加入量为材料总量的2.5%。
一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备生物玻璃陶瓷基体：将原料称量后装入铂金坩埚中，通过分级加热反应，1380-1520℃条件下保温60-80min完全熔化后，倒入纯化水中淬冷成无孔生物玻璃陶瓷，捞出60℃烘干，粉碎过筛，得到粉末备用；粉末粒径为1-500微米；
（2）配置：向步骤（1）得到的粉末中加入造孔剂和有机聚合物，得到混合物；
（3）模压成型：将步骤（2）得到的混合物置于无水乙醇溶液，并进行搅拌，然后装入不锈钢的条形模具中模压并脱模，得到成型的混合块，其中，模压压力为2-5MPa；
（4）加热造孔：将步骤（3）中得到的成型的混合块装入氧化锆坩埚盘中，放入真空高温炉，150-500℃处理后得到有机聚合多孔生物玻璃陶瓷块状材料；
（5）灭菌：将步骤（4）中得到的有机聚合多孔生物玻璃陶瓷块状材料进行钴60灭菌后得到成品。
成品通过处理成90-710微米粉末（供试品）即为颗粒状骨缺损植入填充材料。
动物实验：
1、模型制备：制备了兔股骨下端软骨面非负重区直径 4mm，深达骨髓腔的软骨-骨缺损。
2、植入：将供试品植入缺损处，术后 4周和14周分别通过软骨区特异性染色的方法观察缺损修复效果。
结果见图2，其中，G代表生物玻璃植骨材料、B代表新生骨。在植入14周后，材料降解80%。（剩余植骨材料体积/整体植骨材料体积）
实施例3
一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料，包括多孔的生物玻璃陶瓷基体，所述生物玻璃陶瓷基体包括以下重量份数的原料： SiO2 40份、Na2O 20份、CaO 18份、P2O5 4份、K2O 6份、B2O3 9份和ORb2 15份；所述生物玻璃陶瓷基体与造孔剂和有机聚合物共同制成所述含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解材料。
其中，所述造孔剂为碳酸氢铵，其加入量为材料总量的30%。所述有机聚合物为丝素蛋白，其加入量为材料总量的0.2%。
一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备生物玻璃陶瓷基体：将原料称量后装入铂金坩埚中，通过分级加热反应，1380-1520℃条件下保温60-80min完全熔化后，倒入纯化水中淬冷成无孔生物玻璃陶瓷，捞出60℃烘干，粉碎过筛，得到粉末备用；粉末粒径为1-500微米；
（2）配置：向步骤（1）得到的粉末中加入造孔剂和有机聚合物，得到混合物；
（3）模压成型：将步骤（2）得到的混合物置于无水乙醇溶液，并进行搅拌，然后装入不锈钢的条形模具中模压并脱模，得到成型的混合块，其中，模压压力为2-5MPa；
（4）加热造孔：将步骤（3）中得到的成型的混合块装入氧化锆坩埚盘中，放入真空高温炉，150-500℃处理后得到有机聚合多孔生物玻璃陶瓷块状材料；
（5）灭菌：将步骤（4）中得到的有机聚合多孔生物玻璃陶瓷块状材料进行钴60灭菌后得到成品。
成品（供试品）可作为块状骨缺损植入填充材料，临床降解周期约14周，可降解75%以上。
动物实验：
1、模型制备：制备了兔股骨下端软骨面非负重区直径 4mm，深达骨髓腔的软骨-骨缺损。
2、植入：将供试品植入缺损处，术后 4周和14周分别通过软骨区特异性染色的方法观察缺损修复效果。
结果见图3，在植入14周后，材料降解75%。（剩余植骨材料体积/整体植骨材料体积）
同时，对本实施例的可降解材料进行检测，检测结果如下：重金属≤20PPM，细胞毒性≤2级，皮内刺激：无，致敏：无，生物活性：可与人体体液发生作用，生成碳羟基磷灰石特征双峰，表明具有生物活性；如图4和图5所示，与人体体液发生作用后，在562~602±20cm-1处出现明显双峰。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料，其特征是，包括多孔的生物玻璃陶瓷基体，所述生物玻璃陶瓷基体包括以下重量份数的原料： SiO2 35-60份、Na2O12-25份、CaO10-22份、P2O5 3-5.5份、K2O 4-10份、B2O3 8-10份和ORb2 10-28份；所述生物玻璃陶瓷基体与造孔剂和有机聚合物共同制成所述含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解材料。
2.根据权利要求1所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料，其特征是，所述造孔剂为聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、碳酸氢铵、苯甲酸或聚乙二醇中的一种或几种，其加入量为材料总量的20-35%。
3.根据权利要求1所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料，其特征是，所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙醇酸、羟丁基壳聚糖、硫酸羟基氯喹聚谷氨酸聚合物、丝素蛋白、透明质酸锌或透明质酸钠，其加入量为材料总量的0.2-2.5%。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）制备生物玻璃陶瓷基体：将原料称量后装入铂金坩埚中，通过分级加热反应，1380-1520℃条件下完全熔化后，倒入纯化水中淬冷成无孔生物玻璃陶瓷，捞出60℃烘干，粉碎过筛，得到粉末备用；
（2）配置：向步骤（1）得到的粉末中加入造孔剂和有机聚合物，得到混合物；
（3）模压成型：将步骤（2）得到的混合物置于无水乙醇溶液，并进行搅拌，然后装入不锈钢模具中模压并脱模，得到成型的混合块；
（4）加热造孔：将步骤（3）中得到的成型的混合块装入氧化锆坩埚盘中，放入真空高温炉，150-500℃处理后得到有机聚合多孔生物玻璃陶瓷块状材料；
（5）灭菌：将步骤（4）中得到的有机聚合多孔生物玻璃陶瓷块状材料进行钴60灭菌后得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，其特征是，所述步骤（1）中得到的粉末粒径为1-500微米。
6.根据权利要求4所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，其特征是，所述步骤（1）中1380-1520℃保温60-80min。
7.根据权利要求4所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，其特征是，所述步骤（3）中模具为条形。
8.根据权利要求4所述的一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料的制备方法，其特征是，所述步骤（3）中模压压力为2-5MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210255854.9A CN114873921A (zh) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210255854.9A CN114873921A (zh) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114873921A true CN114873921A (zh) | 2022-08-09 |
Family
ID=82667474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210255854.9A Pending CN114873921A (zh) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | 一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114873921A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090058138A (ko) * | 2007-12-04 | 2009-06-09 | 한국기계연구원 | 생분해성 3중 기공 세라믹-고분자 지지체 및 이의 제조방법 |
| JP2010046365A (ja) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 生体吸収性インプラント材及びその製造方法 |
| CN102423272A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-04-25 | 复旦大学 | 一种具有网络通道的多孔支架及其制备方法 |
| CN107601902A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-19 | 中南大学 | 一种含铷的生物玻璃陶瓷及其制备方法 |
| CN108144113A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-06-12 | 华南理工大学 | 一种生物活性玻璃多孔骨修复体材料及其制备方法 |
| CN112390528A (zh) * | 2019-08-13 | 2021-02-23 | 康宁股份有限公司 | 生物活性玻璃组合物 |
| US20220008619A1 (en) * | 2018-11-15 | 2022-01-13 | Universite Clermont Auvergne | Implant with controlled porosity made from a hybrid material doped with osteoinductive nutrient |
-
2022
- 2022-03-16 CN CN202210255854.9A patent/CN114873921A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090058138A (ko) * | 2007-12-04 | 2009-06-09 | 한국기계연구원 | 생분해성 3중 기공 세라믹-고분자 지지체 및 이의 제조방법 |
| JP2010046365A (ja) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 生体吸収性インプラント材及びその製造方法 |
| CN102423272A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-04-25 | 复旦大学 | 一种具有网络通道的多孔支架及其制备方法 |
| CN107601902A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-19 | 中南大学 | 一种含铷的生物玻璃陶瓷及其制备方法 |
| CN108144113A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-06-12 | 华南理工大学 | 一种生物活性玻璃多孔骨修复体材料及其制备方法 |
| US20220008619A1 (en) * | 2018-11-15 | 2022-01-13 | Universite Clermont Auvergne | Implant with controlled porosity made from a hybrid material doped with osteoinductive nutrient |
| CN112390528A (zh) * | 2019-08-13 | 2021-02-23 | 康宁股份有限公司 | 生物活性玻璃组合物 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Baino et al. | Bioceramics and scaffolds: a winning combination for tissue engineering | |
| Li et al. | Ectopic osteogenesis and angiogenesis regulated by porous architecture of hydroxyapatite scaffolds with similar interconnecting structure in vivo | |
| JP5154729B2 (ja) | 多孔質人工骨移植片およびその製造方法 | |
| WO2017219654A1 (zh) | 一种可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架 | |
| CN108670505B (zh) | 一种3d打印的椎间融合器及其制备方法 | |
| Luo et al. | 13-93 bioactive glass/alginate composite scaffolds 3D printed under mild conditions for bone regeneration | |
| CN112972773B (zh) | 一种生物活性骨用复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN106620858A (zh) | 一种硅酸钙/聚醚醚酮复合骨修复材料、骨修复体及其制备方法、应用 | |
| Seeley et al. | Tricalcium phosphate based resorbable ceramics: Influence of NaF and CaO addition | |
| Fu | Bioactive glass scaffolds for bone tissue engineering | |
| Li et al. | The response of host blood vessels to graded distribution of macro-pores size in the process of ectopic osteogenesis | |
| CN111330073A (zh) | 一种三维打印材料及其制备方法和应用 | |
| EP3522944B1 (en) | A bone implant | |
| Hupa et al. | Bioactive Glasses | |
| WO1999007777A1 (en) | Biologically active glass-based substrate | |
| CN114873921A (zh) | 一种含有机聚合物的多孔生物玻璃陶瓷可降解骨创材料及其制备方法 | |
| CN109437826B (zh) | 一种可3d打印的磷酸镁骨水泥及其制备方法和应用 | |
| RU2349289C1 (ru) | Композиция, биоактивный микропористый материал, имитирующий натуральные костные структуры, и способ его изготовления | |
| CN103893811B (zh) | 一种生物玻璃毡的制备方法及其产品的应用 | |
| Baino et al. | Glasses and Glass–Ceramics for Biomedical Applications | |
| Eldesoqi et al. | Improved bone formation by differentiated Mesenchymal Stem Cells and Endothelial Progenitor Cells seeded on high concentrated Bioglass-polylactic acid Composite in calvarial rat bone defect | |
| CN115737920B (zh) | 一种医用复合材料及其制备方法和应用 | |
| Li et al. | A Review on Three-Dimensional Printed Silicate-Based Bioactive Glass/Biodegradable Medical Synthetic Polymer Composite Scaffolds | |
| RU2542496C1 (ru) | Композиционный костно-керамический имплантат на основе керамического материала системы оксид циркония - оксид алюминия | |
| US20220143271A1 (en) | Reinforced biocompatible scaffold |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240110 Address after: Room 701, Building 3, No. 5 Yingcai Road, Economic Development Zone, Handan City, Hebei Province, 056000 Applicant after: HEBEI UGULIN BIOLOGICAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 215000 f13-1302, No. 337 Binhe Road, high tech Zone, Suzhou, Jiangsu Applicant before: Suzhou yanshengtang Medical Device Technology Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |