一种可吸收羟基磷灰石人工骨的制备工艺的制作方法
专利名称：一种可吸收羟基磷灰石人工骨的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人工骨的制备工艺，属于医学材料领域，具体来说是一种将天然珊瑚转变为复合人工骨的制备工艺。
由于各种原因造成骨缺损的修复，特别是大段骨缺损的修复，一直是骨重建与修复的重要研究方向。过去的骨移植材料是用同种异体骨、异种异体骨或羟基磷灰石、异体煅烧骨等，其所制备材料无孔或孔隙交通不发达，孔道间的盲孔多或孔道率变异大，孔隙交通达不到骨组织生长的结构要求，并且同种异体骨、异种异体骨的免疫原性问题得不到解决，故在临床应用中治疗效果不理想。近年来人们研究骨移植转到以海珊瑚为骨移植的材料。由于海珊瑚具有与人体骨相似的孔隙结构，并且有良好的生物相容性，但是，由于其很快降解，影响成骨，因此，最近研究又转向以海珊瑚经加工处理后作为骨移植的材料，将天然珊瑚放入高压釜中，在高温、高压条件下进行置换反应，制得羟基磷灰石人工骨(coralline hydroxyapatite porous即CHAP)。但这种方法所制得的纯的羟基磷灰石，缺点是其要求的反应条件较高，在高温、高压条件下进行，反应条件比较苛刻，对反应釜的耐腐性要求较高，成本较大，再者，其反应生成的是纯的羟基磷灰石，缺少生物活性，不能逐步被吸收转化为自体骨，治疗效果不甚理想。
本发明提出一种能在温度要求不高，时间不长及压力较小的反应条件下，利用天然珊瑚制备出一种具有生物活性的、能逐步被人体吸收的羟基磷灰石人工骨。
本发明的方案是
①天然珊瑚用淡水浸泡洗净(祛除珊瑚中的有机物)干燥，用次氯酸钠溶液漂洗后，再用蒸溜水反复冲洗，如此反复二次，烘干备用；②用稀盐酸对珊瑚孔道进行蚀刻使孔道表面粗糙，扩大其孔道径；③用饱和磷酸盐溶液浸泡珊瑚，并和浸泡液一起置于特制的化学容器(反应釜)内，在0.3-3Mpa的压力下，以140-180℃的温度与反应48-72小时，即制得所需要的生物活性羟基磷灰石人工骨，其反应生成80-90％的珊瑚羟基磷灰石(结晶状)，其化学方程式为，和10-20％的三磷酸钙，其反应的化学方程式为；④所得人工骨在常温下持续冲洗48-72小时(彻底去除无机盐成分)；⑤再微波干燥30分钟，双层塑料袋包装密封后用高能γ射线600消毒即可。
本发明所制得的羟基磷灰石人工骨，具有以下很好的医疗效果1、本发明所制得的人工骨的化学成份、晶体结构、磨擦系数、导热性及绝对强度与人体骨都非常相似，其在植入人体后，无血液毒性，无细胞毒性，无免疫排斥反应，并且常规消毒不改变其理化特性，保存使用极为方便。
2、本发明前用珊瑚制成的人工骨大多是纯的羟基磷灰石，很难降解，长期在人体内滞留不被自体骨所取代，影响骨的生物力学特性。而本发明所制得的人工骨除羟基磷灰石外还含有10-20％的三磷酸钙，三磷酸钙较羟基磷灰石具有更大的溶解性，同时，经过稀盐酸处理，其所制得的人工骨的孔道表面形成粗糙面，扩大了孔道面，与移植宿主骨的接触更广泛，其在生物体内可缓慢被破骨细胞及各种吞噬细胞吸收并被自体骨所取代，所吸收的一个结果是形成富含磷酸钙的表面层或微环境，该磷酸钙集中区域能促进移植骨物与宿主骨之间的连接，其移植效果与自体骨移植相同，医疗效果显著。还有，含有三磷酸钙使所制得了人工骨，更易修刻成型，制备成不同形状的材料，且重量轻，可在骨科、眼科、口腔科及整形外科中广泛应用。
3、本发明所制得的人工骨，反应前用稀盐酸蚀刻珊瑚，使其具有多孔结构，孔隙率约达53％，并控制其孔隙直径平均为200um左右，这样形成了材料实体中三维空间，使所制得的人工骨具有骨引导能力，并有良好的骨内向生长能力，有利于长入材料深部的血管彼此相通，为新骨组织的长入提供通道和容纳场所同时，保证了组织营养的供给，保证了长入材料深部组织的营养供应。
4、本发明前用珊瑚制取羟基磷灰石人工骨，采用非饱和的磷酸盐溶液浸泡珊瑚，由于浓度低，反应所采用的温度就要求很高，相应的压力也大，要求反应釜的耐压高，设备所需的费用高。而本发明采用饱和磷酸盐溶液浸泡珊瑚，使置换反应过程能在低温、低压下完成，降低了反应釜的耐腐蚀、耐压的要求，降低了设备成本。
以下结合具体的实施例说明本发明。
实施例一①取天然珊瑚2公斤，用淡水浸泡二天，电动沙轮磨制成形，自来水浸泡一天除去有机物，表面刷洗，祛除珊瑚中的有机物。②采用0.001％的稀盐酸10公斤，对珊瑚孔道进行孔道内的蚀刻使孔道表面粗糙，光学显微镜下测量孔道的直径，将其控制在200um左右。③取饱和的磷酸氢二铵盐溶液2公斤浸泡珊瑚，并置于5公斤的化学合成器内(反应釜)，在合成器中在3Mpa的压力下以140℃反应48小时，即制得复合人工骨。④产品微波干燥30分钟，采用双层塑料袋包装，密封后用高能r射线600rad进行消毒。
实验表明在最高的压力(3Mpa)与最低的温度(140℃)下，以最短的时间(48小时)进行珊瑚置换反应，该人工骨经检测含羟基磷灰石结晶84％、三磷酸钙16％，孔隙率达54％。
实施例二①②④与实施例一相同，③反应条件改为在3Mpa的压力下以180℃反应48小时，即制得人工骨。
实验表明，在最高的压力(3Mpa)与最高的温度(180℃)下，以最短的时间(48小时)进行珊瑚置换反应，该人工骨经检测含珊瑚羟基磷灰石结晶89％、三磷酸钙11％，孔隙率达到52％。
实施例三①②④与实施例一相同，③反应条件改为在0.3Mpa的压力下以140℃反应72小时。
实验表明，在最低的压力(0.3Mpa)与最低的温度(140℃)下，以最长的时间(72小时)进行珊瑚置换反应，该人工骨经检测含珊瑚羟基磷灰石结晶81％、三磷酸钙19％，孔隙率达到50％。
实施例四①②④与实施例一相同，③反应条件改为在0.3Mpa的压力下以180℃反应72小时。
实验表明，在最底的压力(0.3Mpa)与最高的温度(180℃)下，以最长的时间(72小时)进行珊瑚置换反应，该人工骨经检测含珊瑚羟基磷灰石结晶85％、三磷酸钙15％，孔隙率达到53％。
以上实验数据用下面的表格表示如下
权利要求
一、一种可吸收羟基磷灰石人工骨的制备工艺，其特征在于用以下步骤制得①天然珊瑚用淡水浸泡洗净(祛除珊瑚中的有机物)干燥，用次氯酸钠溶液漂洗后，再用蒸溜水反复冲洗，如此反复二次，烘干备用；②用稀盐酸对珊瑚孔道进行蚀刻使孔道表面粗糙，扩大其孔道径；③用饱和磷酸盐溶液浸泡珊瑚，并和浸泡液一起置于特制的化学容器(反应釜)内，在0.3-3Mpa的压力下，以140-180℃的温度与反应48-72小时，即制得所需要的生物活性羟基磷灰石人工骨，其反应生成80-90％的珊瑚羟基磷灰石{结晶状，其化学方程为}，和10-20％的三磷酸钙{其反应的化学方程式为}；④所得人工骨在常温下持续冲洗48-72小时(彻底去除无机盐成分)；⑤再微波干燥30分钟，双层塑料袋包装密封后用高能γ射线600消毒即可。二、根据权利要求书一所述的人工骨的制备工艺，其特征在于所述的饱和磷酸盐溶液是磷酸二氢铵溶液。三、根据权利要求书一所述的人工骨的制备工艺，其特征在于对天然珊瑚进行置换反应前，对珊瑚进行的蚀刻是用0.001％的稀盐酸对珊瑚孔道进行处理，在光学显微镜下控制其孔道直径约200um。
全文摘要
一种可吸收羟基磷灰石人工骨的制备工艺，其特征在于用下列步骤制得天然珊瑚水洗、漂净并干燥后，用稀盐酸对其孔道蚀刻，再和饱和磷酸盐溶液浸泡，并与浸泡液一起置于反应釜内，在0.3－3Mpa、140－180℃的条件下反应48－72小时，所制得的人工骨成份为80－90％的结晶体珊瑚羟基磷灰石和10－20％的三磷酸钙。由于本发明工艺在低温、低压下完成，降低了反应釜的耐腐蚀、耐压的要求，降低了设备成本；并且由于在反应前用稀盐酸对珊瑚孔道进行蚀刻，增加了其三维空间，利于血管的长入、相通及新骨组织的长入，再次该人工骨含有的10－20％的三磷酸钙在体内可缓慢被收吸收并被自体骨所取代，移植效果非常显著。
文档编号A61L27/00GK1704129SQ200410044360
公开日2005年12月7日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者张冬海, 孟志斌, 张祖洪 申请人:张冬海, 孟志斌, 张祖洪
技术领域：
本发明涉及一种人工骨的制备工艺，属于医学材料领域，具体来说是一种将天然珊瑚转变为复合人工骨的制备工艺。
由于各种原因造成骨缺损的修复，特别是大段骨缺损的修复，一直是骨重建与修复的重要研究方向。过去的骨移植材料是用同种异体骨、异种异体骨或羟基磷灰石、异体煅烧骨等，其所制备材料无孔或孔隙交通不发达，孔道间的盲孔多或孔道率变异大，孔隙交通达不到骨组织生长的结构要求，并且同种异体骨、异种异体骨的免疫原性问题得不到解决，故在临床应用中治疗效果不理想。近年来人们研究骨移植转到以海珊瑚为骨移植的材料。由于海珊瑚具有与人体骨相似的孔隙结构，并且有良好的生物相容性，但是，由于其很快降解，影响成骨，因此，最近研究又转向以海珊瑚经加工处理后作为骨移植的材料，将天然珊瑚放入高压釜中，在高温、高压条件下进行置换反应，制得羟基磷灰石人工骨(coralline hydroxyapatite porous即CHAP)。但这种方法所制得的纯的羟基磷灰石，缺点是其要求的反应条件较高，在高温、高压条件下进行，反应条件比较苛刻，对反应釜的耐腐性要求较高，成本较大，再者，其反应生成的是纯的羟基磷灰石，缺少生物活性，不能逐步被吸收转化为自体骨，治疗效果不甚理想。
本发明提出一种能在温度要求不高，时间不长及压力较小的反应条件下，利用天然珊瑚制备出一种具有生物活性的、能逐步被人体吸收的羟基磷灰石人工骨。
本发明的方案是
①天然珊瑚用淡水浸泡洗净(祛除珊瑚中的有机物)干燥，用次氯酸钠溶液漂洗后，再用蒸溜水反复冲洗，如此反复二次，烘干备用；②用稀盐酸对珊瑚孔道进行蚀刻使孔道表面粗糙，扩大其孔道径；③用饱和磷酸盐溶液浸泡珊瑚，并和浸泡液一起置于特制的化学容器(反应釜)内，在0.3-3Mpa的压力下，以140-180℃的温度与反应48-72小时，即制得所需要的生物活性羟基磷灰石人工骨，其反应生成80-90％的珊瑚羟基磷灰石(结晶状)，其化学方程式为，和10-20％的三磷酸钙，其反应的化学方程式为；④所得人工骨在常温下持续冲洗48-72小时(彻底去除无机盐成分)；⑤再微波干燥30分钟，双层塑料袋包装密封后用高能γ射线600消毒即可。
本发明所制得的羟基磷灰石人工骨，具有以下很好的医疗效果1、本发明所制得的人工骨的化学成份、晶体结构、磨擦系数、导热性及绝对强度与人体骨都非常相似，其在植入人体后，无血液毒性，无细胞毒性，无免疫排斥反应，并且常规消毒不改变其理化特性，保存使用极为方便。
2、本发明前用珊瑚制成的人工骨大多是纯的羟基磷灰石，很难降解，长期在人体内滞留不被自体骨所取代，影响骨的生物力学特性。而本发明所制得的人工骨除羟基磷灰石外还含有10-20％的三磷酸钙，三磷酸钙较羟基磷灰石具有更大的溶解性，同时，经过稀盐酸处理，其所制得的人工骨的孔道表面形成粗糙面，扩大了孔道面，与移植宿主骨的接触更广泛，其在生物体内可缓慢被破骨细胞及各种吞噬细胞吸收并被自体骨所取代，所吸收的一个结果是形成富含磷酸钙的表面层或微环境，该磷酸钙集中区域能促进移植骨物与宿主骨之间的连接，其移植效果与自体骨移植相同，医疗效果显著。还有，含有三磷酸钙使所制得了人工骨，更易修刻成型，制备成不同形状的材料，且重量轻，可在骨科、眼科、口腔科及整形外科中广泛应用。
3、本发明所制得的人工骨，反应前用稀盐酸蚀刻珊瑚，使其具有多孔结构，孔隙率约达53％，并控制其孔隙直径平均为200um左右，这样形成了材料实体中三维空间，使所制得的人工骨具有骨引导能力，并有良好的骨内向生长能力，有利于长入材料深部的血管彼此相通，为新骨组织的长入提供通道和容纳场所同时，保证了组织营养的供给，保证了长入材料深部组织的营养供应。
4、本发明前用珊瑚制取羟基磷灰石人工骨，采用非饱和的磷酸盐溶液浸泡珊瑚，由于浓度低，反应所采用的温度就要求很高，相应的压力也大，要求反应釜的耐压高，设备所需的费用高。而本发明采用饱和磷酸盐溶液浸泡珊瑚，使置换反应过程能在低温、低压下完成，降低了反应釜的耐腐蚀、耐压的要求，降低了设备成本。
以下结合具体的实施例说明本发明。
实施例一①取天然珊瑚2公斤，用淡水浸泡二天，电动沙轮磨制成形，自来水浸泡一天除去有机物，表面刷洗，祛除珊瑚中的有机物。②采用0.001％的稀盐酸10公斤，对珊瑚孔道进行孔道内的蚀刻使孔道表面粗糙，光学显微镜下测量孔道的直径，将其控制在200um左右。③取饱和的磷酸氢二铵盐溶液2公斤浸泡珊瑚，并置于5公斤的化学合成器内(反应釜)，在合成器中在3Mpa的压力下以140℃反应48小时，即制得复合人工骨。④产品微波干燥30分钟，采用双层塑料袋包装，密封后用高能r射线600rad进行消毒。
实验表明在最高的压力(3Mpa)与最低的温度(140℃)下，以最短的时间(48小时)进行珊瑚置换反应，该人工骨经检测含羟基磷灰石结晶84％、三磷酸钙16％，孔隙率达54％。
实施例二①②④与实施例一相同，③反应条件改为在3Mpa的压力下以180℃反应48小时，即制得人工骨。
实验表明，在最高的压力(3Mpa)与最高的温度(180℃)下，以最短的时间(48小时)进行珊瑚置换反应，该人工骨经检测含珊瑚羟基磷灰石结晶89％、三磷酸钙11％，孔隙率达到52％。
实施例三①②④与实施例一相同，③反应条件改为在0.3Mpa的压力下以140℃反应72小时。
实验表明，在最低的压力(0.3Mpa)与最低的温度(140℃)下，以最长的时间(72小时)进行珊瑚置换反应，该人工骨经检测含珊瑚羟基磷灰石结晶81％、三磷酸钙19％，孔隙率达到50％。
实施例四①②④与实施例一相同，③反应条件改为在0.3Mpa的压力下以180℃反应72小时。
实验表明，在最底的压力(0.3Mpa)与最高的温度(180℃)下，以最长的时间(72小时)进行珊瑚置换反应，该人工骨经检测含珊瑚羟基磷灰石结晶85％、三磷酸钙15％，孔隙率达到53％。
以上实验数据用下面的表格表示如下
权利要求
一、一种可吸收羟基磷灰石人工骨的制备工艺，其特征在于用以下步骤制得①天然珊瑚用淡水浸泡洗净(祛除珊瑚中的有机物)干燥，用次氯酸钠溶液漂洗后，再用蒸溜水反复冲洗，如此反复二次，烘干备用；②用稀盐酸对珊瑚孔道进行蚀刻使孔道表面粗糙，扩大其孔道径；③用饱和磷酸盐溶液浸泡珊瑚，并和浸泡液一起置于特制的化学容器(反应釜)内，在0.3-3Mpa的压力下，以140-180℃的温度与反应48-72小时，即制得所需要的生物活性羟基磷灰石人工骨，其反应生成80-90％的珊瑚羟基磷灰石{结晶状，其化学方程为}，和10-20％的三磷酸钙{其反应的化学方程式为}；④所得人工骨在常温下持续冲洗48-72小时(彻底去除无机盐成分)；⑤再微波干燥30分钟，双层塑料袋包装密封后用高能γ射线600消毒即可。二、根据权利要求书一所述的人工骨的制备工艺，其特征在于所述的饱和磷酸盐溶液是磷酸二氢铵溶液。三、根据权利要求书一所述的人工骨的制备工艺，其特征在于对天然珊瑚进行置换反应前，对珊瑚进行的蚀刻是用0.001％的稀盐酸对珊瑚孔道进行处理，在光学显微镜下控制其孔道直径约200um。
全文摘要
一种可吸收羟基磷灰石人工骨的制备工艺，其特征在于用下列步骤制得天然珊瑚水洗、漂净并干燥后，用稀盐酸对其孔道蚀刻，再和饱和磷酸盐溶液浸泡，并与浸泡液一起置于反应釜内，在0.3－3Mpa、140－180℃的条件下反应48－72小时，所制得的人工骨成份为80－90％的结晶体珊瑚羟基磷灰石和10－20％的三磷酸钙。由于本发明工艺在低温、低压下完成，降低了反应釜的耐腐蚀、耐压的要求，降低了设备成本；并且由于在反应前用稀盐酸对珊瑚孔道进行蚀刻，增加了其三维空间，利于血管的长入、相通及新骨组织的长入，再次该人工骨含有的10－20％的三磷酸钙在体内可缓慢被收吸收并被自体骨所取代，移植效果非常显著。
文档编号A61L27/00GK1704129SQ200410044360
公开日2005年12月7日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者张冬海, 孟志斌, 张祖洪 申请人:张冬海, 孟志斌, 张祖洪
最新回复(0)