基于聚硅酸的复合材料及其制造方法
专利名称：基于聚硅酸的复合材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种基于聚硅酸/聚矽酸(Polykieselsure)的复合材料，作为其它组成成分所述复合材料包括一种有机聚合物、至少一种磷酸钙相和可选地特定用途的添加剂，并以分散体、膏、粉末、颗粒、层或紧凑的成形体的形式存在。
背景技术：
这种复合材料人类医学领域和兽医领域都有所应用或可能的应用领域，特别是在用作骨替代材料或骨再生材料时或用作整形外科的、创伤学的或牙科的植入物的涂层。
复合材料的特性是，与各单个组分相关联的特性与效果相结合。这种组合效果在生物条件下例如会导致，复合材料的无机和有机组分都可能作为无机或有机的代谢产物产生或利用。
在这种情况下已知的复合材料或者由聚硅酸和至少一种磷酸钙相组成，或者由至少一种磷酸钙相和一种聚合物组成。例如在DE10003824A1要求保护一种骨替代材料，这种材料主要包含多孔性的氧化硅-磷酸钙-复合物，所述复合物通过喷嘴形成线。
主要包含化学组分氧化硅和磷酸钙的复合物也称为生物玻璃、生物活性玻璃、生物陶瓷和生物活性陶瓷。例如在WO9317976、WO9404657、WO9514127和WO9636368中说明了这样的材料，所述材料包含前述组分，并设想用作骨替代材料或用作用于合成骨组织的模板。
还建议加入陶瓷和聚合物纤维以使这种复合物形成结构(US5468544)。此外还可在所述复合物结构中结合生物活性的分子，并有控制地将其释放(US5874109)。
此外在US6416774中说明了一种由多孔性磷酸钙纳米颗粒组成的材料，所述颗粒按一定比例地(anteilig)包含氧化硅和生物活性组分。
为了制造由磷酸钙相和生理上相关的有机聚合物组成的复合材料，已经对各种不同的组成和制造可能方案进行说明。DE68928975T2要求保护这样的复合物，它包括一种磷酸钙相、一种鞣酸(Tannin)衍生物和一种胶原化合物。
DE4132331C2说明了一种磷酸钙胶接剂(Zement)粉末，所述粉末除了磷酸钙相以外还包含水溶性的聚合物。在DE69809158T2中说明了一种磷酸钙粉末与一种多糖的组合。
在DE19956503A1中公开了一种除了磷酸钙相还包含硬化的例如乳酸二醇共聚物的形式的基质以及其它有机组分和活细胞的骨替代材料。所制造的骨替代材料在包括多个组合的注塑机的多次注塑机中或在具有多个腔的完整注塑机中制备。
WO9911296中说明了一种包含三个组分的接骨术复合材料。这里所述组分包括一种生物陶瓷或生物玻璃、一种可生物降解的聚合物和一种可生物降解的聚合物基质。
Zhao等在Biomaterials 2002，23(15)，3227-34中说明了一种三维有机网络的制造，在这种网络中将羟磷灰石颗粒分散到壳聚糖-明胶混合物中。
在CN1338315中将含磷酸盐和含钙的溶液以及氢氧化钠滴入酸性的胶原溶液中，并在过程结束时通过离心作用分离和粉碎产物。这里将钙离子溶液加入酸性的胶原溶液中，然后逐滴地加入磷酸盐溶液，并接着用氢氧化钠调整pH值。
在市场上可获得的NeuColl公司的产品Collagraft Strip基于包括羟磷灰石(65％)和磷酸三钙(35％)以及高纯度的1型胶原的组成。与自生的骨相比较对所述材料进行观察并得到有利的评估结果(http//www.neucoll.com中的公司文献)。
Bonfield等说明了一种包括温度和pH值的磷酸钙-胶原系统的相图(Bioceramics，Vol.16，eds.M.A.Barbosa等，Trans Tech PublicationsLtd.，Uetikon-Zürich，2003，593-596页)。
前述复合材料通常由同时的并且时间上错开的过程制成。与此不同，在WO02059395A2中要求保护由电解液电化学沉积组分磷酸钙和壳聚糖，所述电解液包含相应组分和前体。
Scharnweber在DE10029520A1中说明了一种仿生地制造的类骨涂层。这里矿物化的胶原基质层状地构成。通过浸入胶原溶液中来涂覆有机相，并且接下来通过电化学辅助的工艺沉积出磷酸钙相。
最后还应提及，为了实现可注射性的目的，使生物活性玻璃转化成聚合物悬浮液(WO0030561)。
作为前面所述方法的缺点，在下面主要几点中说明1.可使用的复合材料仅可由两种基本材料产生，即与磷酸钙结合的氧化硅(即生物玻璃另外的组成成分)或者具有生理相容的聚合物的磷酸钙。
2.基于生物玻璃和应用材料的复合材料只具有低于15％的磷含量(作为P2O5)。
3.复合物的机械性能由主要组成成分确定。因此在氧化硅和磷酸钙的组合中几乎不存在复合物的弹性性能。而是在较低温度下制造的材料较脆，或者说在较高温度下制造的材料的特征是高硬度。
4.通常在制造或后处理复合物时采用的、对于材料形成物理化学结构必不可少的温度(500-1200℃)不允许直接结合有机的特别是生物有机的聚合物。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种基于聚硅酸的具有较好的机械特性的复合材料，这种复合材料包含多种具有无机或有机特性的生理相关的组分。
复合材料的构造应该基本上是可变的，并且保持流体、膏状或固态形式。作为主要的施用形式骨替代材料、骨再生材料和骨胶接剂应该用这种复合材料来实现。
所述复合材料应该可还用于与其材料组成和表面结构无关地用于对植入物表面进行涂覆。
所述制造基于聚硅酸的作为人或兽医植入物表面涂层或作为骨替代材料或骨再生材料的、具有较好的机械特性复合材料的目的根据本发明这样来实现，所述复合材料以确定的比例包含聚硅酸、有机聚合物、至少一种磷酸钙相以及可选地包含一种特定用途的添加剂。已经证明，多于15％质量百分比的磷酸钙材料的含量使复合物的物理化学稳定性明显提高。根据其化学结构和与此相关的、相对于复合物的其它组成成分和施用要求的特性，所述有机聚合物(的含量)在0.01至20％质量百分比的范围内。
这里聚硅酸可以由不同的、可单独或组合使用的来源生成。一方面可以是由无机硅酸盐进行缩合，这通常在酸性或中性的pH条件下进行，其中聚硅酸基质可按一定比例地包含其它的金属氧化物，如二氧化钛和氧化铝或其前体。同样可以采用四烷氧基硅烷或有机烷氧基硅烷作为用于形成聚硅酸和相应衍生物的初始材料。另一个来源由固态球状或无定形的硅酸盐纳米或微颗粒提供，其中形成复合物必需的化学功能通过颗粒表面的特性来产生。由于与制造和施用相关的原因所采用的颗粒直径优选在10nm和10μm之间变化。
添加有机聚合物还使复合材料的弹性产生有利的变化。所制成的复合物压力弹性较高，并且因此脆性较低。这里采用天然的、合成的或半合成的聚合物用作所述有机聚合物。可以以均聚物或共聚物或者共混聚合物的形式使用所述聚合物，所述聚合物可以具有天然或人工插入的反应活性和官能的基团、序列或子结构。
按照施用技术的观点，优选采用生物聚合物作为复合物组成成分。这特别是指蛋白质和多糖，其片段和衍生物，例如纤维素、海带多糖、淀粉或其组分直链淀粉和支链淀粉、糖元、糊精、葡聚糖、茁霉多糖、菊粉、壳聚糖、黄原胶、藻酸和其盐和酯、阿拉伯树胶、软骨素、肝磷脂和角蛋白以及由此衍生的硫酸盐，透明质酸和磷壁酸(Teichonsure)以及由此衍生的酯，天然或改性形态的胶原和明胶。
同样也可以采用具有与所有相关/参与的介质的相容性的合成聚合物。这不仅是指单独使用所述聚合物，还是指与生物聚合物的组合。这种合成的聚合物特别是来自多聚胺和聚亚胺、多元醇以及其醚和酯，包括可由其衍生出的衍生物如酯和酰胺的聚羧酸的化合物类。原则上也可以考虑采用其它的聚乙烯化合物、聚醚、聚酯、聚酮或聚砜作为复合物的组成成分。
特别是所述有机聚合物在水中或所选择的反应介质中的可溶性、可膨胀性或可分散性确定了在复合材料中的百分比(0.01％和20％(w/w))。
所述复合材料的主要组成成分除了聚硅酸以外通常还有至少一种磷酸钙相。所述磷酸钙相可以以结晶或无定形的形式预制地添加给反应介质，或者所述磷酸钙相也可以通过在中性或碱性的条件下使含钙和含磷酸盐的组分结合而在现场制备。所述磷酸钙相在进一步的制造过程中保持其形态，从而最终产品由此具有多孔性。作为磷酸钙相可以采用羟磷灰石、a-或b-磷酸三钙、磷酸二钙、二水合磷酸二钙，五磷酸八钙或相应的混合相或混合物。从治疗的观点上已经证明适宜的是，在确定的情况下，所述磷酸钙相也可以按一定比例地包含亚烷基二膦酸钙。所述磷酸钙相还可以附加地起用于与复合物的聚合物组成成分形成配合物的钙前体的作用。这种配合物的形成还可以附加地通过按一定比例地添加亚烷基二膦酸钙来加强。此外，还可以包含金属阳离子，如钠离子、钾离子、银离子、镁离子、锌离子或锂离子，并且还可以包含阴离子，如氟离子、氯离子、硫酸根、磷酸根或硅酸根。
可选地，除了基本组成成分聚硅酸、聚合物和磷酸钙组分以外，还可以向所述复合材料添加特定用途的添加剂。所述添加剂可以用作化学或形态上改性的聚硅酸化合物、有机聚合物或磷酸钙相。同样也可以添加固态的纳米粒或纳米囊或者微粒或微囊形式的添加剂。除了直接添加生物活性物质，例如抗生素、抑制肿瘤剂(Tumorstatika)、激素或生长因子或所述物质种类的组合物，所述生物活性物质也可以以包封的形式使用。通过不同的包封的种类和形式，可以按已知的方式实现有控制地释放所述有效物质。
所述复合材料的制造在制造工艺上的实现这样开始，即向一种由硅酸溶胶制成的凝胶添加一种有机聚合物、至少一种磷酸钙相以及可选地添加一种特定用途的添加剂。由硅酸溶胶制造凝胶在文献中有广泛的记载(H.Schmidt“Chemistry of Material Preparation by Sol-Gel-Process”，J.Non-Cryst.Solids 100，51(1998))；JD.F.Ramsay“Sol-Gel-Processing”in Controlled Particle，Droplett and Bubble Formation，Ed.D.J.Wedlock，Butterwoth-Heinemann Ltd.，Oxford，1994，p.1-36)。使所述复合材料的各组成成分与其化学或物理特性无关地顺序或组合地结合。如果所有组分都已结合，则根据材料的粘性通过不同的搅拌技术(搅拌机构，高速搅拌器(Dispergator))进行均匀化。接下来的成形同样通过粘性确定。仍然潮湿的复合材料例如可进行浇铸、挤出、注塑或者还有喷溅。通过在潮湿的状态下在降低压力的情况下使所述复合材料沉积，可以实现在表面上较好的粘附性。此外通过浸渍或喷溅可将复合材料施加到表面上。这里所述应用不仅限于静态的表面，而且可以扩展到滚动的基体。
金属的、天然的和合成的或陶瓷的表面都适于用所述复合材料进行涂覆，与其粗糙度、预处理或预涂覆无关。
电化学(阴极)沉积提供了完全不同的一种用所述复合材料进行涂覆的可能性。这里原则上有两种可能性。一方面可以使用制造完成的组分混合物，或者可以使所述组分顺序地电化学沉积。
聚硅酸衍生物与合适的磷酸钙的结合以及聚合物与可选地添加特定用途的添加剂的结合使得所述复合材料可与医学产品相结合使用或直接作为医学产品使用。这里所述复合材料可以直接用作基质、填充剂、储库材料或用作包衣。可以以分散体、膏、粉末、颗粒、层或紧凑的成形体的形式使用所述复合材料。
由于复合材料本身可含有特定用途的添加剂的可能性，所述复合材料可以直接作为药物使用或与药物结合使用。
根据本发明制造的材料是可植入或可注射的。所述复合材料的这种具有由此得到的特性的组成使得所述复合材料可以用于骨替代和/或骨再生。此外，这种材料还用于创伤愈合。
具体实施例方式
根据下面的实施例来详细说明本发明，而不将其局限在所述实施例上。
实施例1-制造基于聚硅酸、聚合物和一种磷酸钙相的复合材料将9ml的四乙氧基硅烷与3ml 0.1M的盐酸和3ml的乙醇混合。将水解产物搅拌加入3ml 1.5％的壳聚酸溶液(2％的乳酸)，从而得到一种澄清的溶液。此后借助于高速搅拌器加入9g的羟磷灰石。在50℃下2小时的反应时间后，可以压缩所述材料。在100℃进行干燥。这种材料的多孔性为70％(按阿基米德原理测得)。通过吸收气体确定内表面，得出120m2/g的结果。44％的孔隙在20-80nm的范围内。18％的孔隙具有大于80nm的直径。
实施例2-制造基于聚硅酸、聚合物和两种磷酸钙相的复合材料将8ml氨丙基三甲氧基硅烷与3ml的0.1M的盐酸和3ml的乙醇混合。在水解结束后，在搅拌的同时将聚硅酸溶液滴入5ml 0.5％的胶原溶液(在10％的乳酸中)。接下来顺序搅拌加入6g β-磷酸三钙和12g羟磷灰石。马上使这种复合材料具有希望的形状。在50℃下在2小时的进一步反应时间后，在100℃使所述复合材料干燥。所述材料具有138m2/g的内表面。46％的孔隙的尺寸范围在20-80nm。
实施例3-制造基于聚硅酸、聚乳酸和羟磷灰石-10％聚合物比例(w/w)的复合材料将13.8ml四乙氧基硅烷与4ml 0.1M盐酸和5.5ml乙醇和4ml水混合。将2g聚乳酸(聚内消旋乳酸，固有粘度＝0.16-0.24dl/g，平均摩尔量2000g/mol)和14g羟磷灰石均匀地混合，并在3分钟内使其分散到冷却到10℃的聚硅酸溶胶中。在50℃下将这种均匀的物质保持约2小时。接下来可通过挤出对该物质进行成形。在室温下将所述复合材料放置24小时以进行硬化，并接下来在100℃进行干燥。
实施例4-基于聚硅酸、聚乳酸和羟磷灰石-20％聚合物比例(w/w)的复合材料的制造将13.8ml四乙氧基硅烷与4ml 0.1M的盐酸和5.5ml乙醇和4ml水混合。将4g聚乳酸(聚内消旋乳酸，固有粘度＝0.16-0.24dl/g，平均摩尔量2000g/mol)和12.3g羟磷灰石均匀地混合，并在3分钟内使其分散到冷却到10℃的聚硅酸溶胶中。在50℃下将这种均匀的物质保持约2小时。接下来可通过挤出对该物质进行成形。在室温下将所述复合材料放置24小时以进行硬化，并接下来在100℃进行干燥。
实施例5-基于聚硅酸、含有效物质的聚乳酸微颗粒和羟磷灰石的复合材料的制造将14ml四乙氧基硅烷与4ml 0.1M的盐酸和5.5ml乙醇和4ml水混合。将2g含有20％盐酸万古霉素的聚(乳酸-乙醇酸)微颗粒(由聚丙交酯-乙交酯(固有粘度＝0.16-0.24dl/g，平均摩尔量17000g/mol)制备，d＝48μm)和14g羟磷灰石均匀地混合，并在3分钟内使其分散到冷却到10℃的聚硅酸溶胶中。在50℃下将这种均匀的物质保持约2小时。接下来可通过挤出对该物质进行成形。在室温下将所述复合材料放置24小时以进行硬化，并接下来在100℃进行干燥。
实施例6-采用聚硅酸钠米颗粒的情况下复合材料的制造将36g的胶状分散的聚硅酸纳米颗粒(34％质量百分比的Si2O，表面为110-150m2/g)与14ml 0.1M的盐酸混合，并在超声波浴中活化10分钟。将这种溶液搅拌加入15ml的壳聚糖溶液(在2％的乳酸中为1.5％)。接下来向这种白色的、均匀的溶液中分散11.9g的羟磷灰石。在50℃下在1小时的保温时间之后，通过挤出或刮刷(Ausstreichen)使所述复合材料成形。在100℃使所述材料干燥。
实施例7-在采用聚硅酸微颗粒的情况下制造复合材料将3g的聚硅酸微颗粒(无孔、普通、7μmol/g的Si-OH，d＝1μm)悬浮到8ml 0.1M的盐酸中，并在超声波浴中10分钟的活化时间之后搅拌加入15g羟磷灰石，直至实现均匀的稠度(Konsistenz)。将挤出的物质在空气中干燥24小时，并最终在100℃干燥。
实施例8-在采用环氧官能化的聚硅酸颗粒的情况下制造复合材料将1g的聚硅酸纳米颗粒(无孔、环氧官能化、球形、8μmol/g，d＝300μm)借助于超声波再悬浮到15ml 2％的藻酸钠溶液中。再搅拌15分钟。接下来加入9.5g的羟磷灰石作为磷酸钙相。将这种物质在50℃保持1小时，并接着使其具有希望的形状。在100℃使所述复合材料干燥。
实施例9-由聚硅酸、聚合物和一种磷酸钙相出发制造可注射的复合材料为了制造可注射的所述复合材料，由9ml四乙氧基硅烷与3ml 0.1M的盐酸和3ml乙醇和水制造聚硅酸溶胶。为此逐滴添加3ml 1.5％的壳聚酸(在2％的乳酸中)。通过一混合管使10ml聚硅酸溶胶-壳聚酸溶液与15.6g的二水合磷酸二钙相互反应。这样制成的复合材料在注射时不会溶于SBF缓冲液中，并具有压力弹性的特性。
实施例10-通过使各组分前后顺序地电化学沉积来制造复合材料在pH 5.0的情况下，在电化学沉积的磷酸钙相(包括较重和较轻的可溶磷酸钙相)上从1.5％的壳聚酸溶液中电化学沉积出壳聚酸。冲洗掉多余的类似凝胶的壳聚酸膜。接着，通过采用0.01M的硅酸钠溶液作为聚硅酸前体，在(壳聚酸沉积物)上产生一硅酸盐表面。在添加0.1M的氯化钙溶液和1M盐酸的情况下，在5和8V之间的电压下，在磷酸钙-壳聚酸涂层上产生含钙的聚硅酸层。
实施例11-制造具有硫酸庆大霉素作为添加剂的复合材料将27ml四乙氧基硅烷与8ml 0.1M的盐酸和10ml乙醇混合。在烷氧基硅烷的水解结束后，将聚硅酸溶液逐滴地加入7.5ml胶原溶液(在10％的乳酸中)中。在搅拌的同时将27g的羟磷灰石和18g的β-磷酸三钙加入所述溶液中。将2.25g硫酸庆大霉素溶解到4ml水中，并将其搅拌加入所述复合材料中。30分钟后将产物浇铸成形，并在130℃干燥。
实施例12-制造具有盐酸万古霉素作为添加剂的复合材料将18ml四乙氧基硅烷与5ml 0.1M的盐酸混合，并加入7ml乙醇。在水解结束后将该溶液加入5ml 0.5％的胶原溶液(在10％的乳酸中)。此后搅拌加入磷酸钙相-羟磷灰石(18g)和β-磷酸三钙(12g)。作为固体物质加入1.5g盐酸万古霉素，并借助于磁力搅拌器对所述复合材料进行30分钟的再搅拌。将所述复合材料浇铸成形，并接着在100℃使其干燥。
实施例13-在添加亚烷基二膦酸酯/盐的情况制造复合材料将18ml四乙氧基硅烷与5ml 0.1M的盐酸混合，并加入7ml乙醇。在水解结束后将该溶液加入5ml 0.5％的胶原溶液(在10％的乳酸中)。此后搅拌加入磷酸钙相-羟磷灰石(20g)和β-磷酸三钙(10g)。将1.0g氯屈膦酸钠(二氯亚甲基二膦酸钠)加入5ml 1M的氯化钙溶液中。接着将该悬浮液添加给所述复合材料。进行30分钟的再搅拌。将所述复合材料浇铸成形，并接着在100℃使其干燥。
权利要求
1.基于聚硅酸的具有改善的机械特性的、作为人类医学或兽医学植入物的表面层或作为骨替代材料或骨再生材料的复合材料，其特征在于作为主要组成成分，所述复合材料含有a)含量在0.01至20％(w/w)的有机聚合物，b)含量大于15％(w/w)的至少一种磷酸钙相，c)以及可选地含有一种特定用途的添加剂，以及，在150℃以下的温度下干燥后，所述复合材料具有多孔结构。
2.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，通过缩合由无机硅酸盐获得聚硅酸基质。
3.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，通过缩合由四烷氧基硅烷获得聚硅酸基质。
4.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，所述聚硅酸基质包括固态球状的或无定形的硅酸盐纳米颗粒或硅酸盐微颗粒。
5.根据权利要求4的复合材料，其特征在于，聚硅酸基质包括固态球状的或无定形的硅酸盐纳米颗粒或硅酸盐微颗粒，其中所述颗粒具有在10nm至10μm范围内的直径。
6.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，通过缩合有机烷氧基硅烷由有机残基对聚硅酸基质进行改性。
7.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，所述聚硅酸基质按一定比例地包含其它金属氧化物，如二氧化钛和氧化铝或其前体。
8.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，通过结合根据权利要求2至7的化合物、材料、前体或颗粒来生成所述聚硅酸基质。
9.根据权利要求1至8的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物具有天然的、合成的或半合成的来源。
10.根据权利要求1至9的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物作为均聚物或共聚物或作为共混聚合物存在。
11.根据权利要求1至10的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物通过反应活性的或官能的基团、序列或子结构改性。
12.根据权利要求1至11的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物是可溶于水的或可分散于水中的化合物。
13.根据权利要求1至12的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物是生物聚合物。
14.根据权利要求1至13的复合材料，其特征在于，所述生物聚合物是聚酰胺，如聚氨基酸、肽、蛋白质或其片段或衍生物。
15.根据权利要求1至14的复合材料，其特征在于，所述生物聚合物是多糖或其片段或衍生物。
16.根据权利要求1至9的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物是一种合成聚合物，优选地选自包括多聚胺或聚亚胺、多元醇和相应的酯、包括其衍生物的聚羧酸或基于聚乙烯化合物的聚合物的组。
17.根据权利要求1至16的复合材料，其特征在于，采用预制的或现场制备的磷酸钙作为磷酸钙相。
18.根据权利要求1至17的复合材料，其特征在于，主要采用羟磷灰石、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、磷酸二钙、二水合磷酸二钙、五磷酸八钙或相应的混合相或混合物作为磷酸钙相。
19.根据权利要求1至18的复合材料，其特征在于，所述磷酸钙相接一定比例地包含亚烷基二膦酸钙。
20.根据权利要求1至19的复合材料，其特征在于，所述磷酸钙相按一定比例地包含其它金属阳离子，如钠离子、钾离子、银离子、镁离子、锌离子或锂离子。
21.根据权利要求1至20的复合材料，其特征在于，所述磷酸钙相按一定比例地包含其它阴离子，如氟离子、氯离子、硫酸根、磷酸根或硅酸根。
22.根据权利要求1至21的复合材料，其特征在于，作为特定用途的添加剂添加化学或形态上改性的聚硅酸化合物、有机聚合物或磷酸钙相。
23.根据权利要求1至22的复合材料，其特征在于，添加固态纳米粒或纳米囊或者微粒或微囊形式的添加剂。
24.根据权利要求1至23的复合材料，其特征在于，作为特定用途的添加剂单独地或组合地添加生物活性物质，例如抗生素、抑制肿瘤剂、激素或生长因子。
25.根据权利要求24的复合材料，其特征在于，通过包封保护所述生物活性物质和有控制地释放所述生物活性物质。
26.用于制造基于聚硅酸的复合材料的方法，其特征在于，向由硅酸溶胶制成的凝胶中添加有机聚合物、磷酸钙相以及可选地添加特定用途的添加剂。
27.根据权利要求26的用于制造复合材料的方法，其特征在于，制造步骤顺序地或组合地进行。
28.根据权利要求26的用于制造复合材料的方法，其特征在于，通过搅拌过程使所述组分均匀地分散。
29.根据权利要求26至28的用于制造复合材料的方法，其特征在于，通过浇铸、挤出、注塑、喷溅或者其它方法对所述复合材料进行成形。
30.根据权利要求26至28的用于制造复合材料的方法，其特征在于，在降低压力的情况下使所述组分沉积在表面上。
31.根据权利要求26至28的用于制造复合材料的方法，其特征在于，通过浸渍或喷溅将所述组分施加到表面上。
32.根据权利要求29至31的用于制造复合材料的方法，其特征在于，将所述组分施加到转动的基体的表面上。
33.根据权利要求29至32的用于制造复合材料的方法，其特征在于，所述表面是金属的表面、天然和合成的聚合物表面或陶瓷的表面。
34.根据权利要求26至28的用于制造复合材料的方法，其特征在于，使所述组分电化学沉积。
35.根据权利要求26、27和34的用于制造复合材料的方法，其特征在于，使所述组分顺序地沉积。
36.根据权利要求1至35制造的复合材料，其特征在于，所述复合材料与医学产品相结合使用或作为医学产品使用。
37.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，所述复合材料用作基质、填充剂、储库材料或用作包衣。
38.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，以分散体、膏、粉末、颗粒、层或紧凑的成形体的形式使用所述复合材料。
39.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，所述复合材料含有生物活性化合物作为特定用途的添加剂和/或所述复合材料与药物结合使用。
40.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，所述复合材料是可植入或可注射的。
41.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，所述复合材料用于骨替代和/或骨再生。
42.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，所述复合材料用于创伤愈合。
全文摘要
本发明涉及一种基于聚硅酸的复合材料，它由于新型的组成而具有较好的机械特性并可以以分散液、膏、粉末、颗粒、层或紧凑的成型体的形式存在。根据本发明制造具有较好的机械特性的基于聚硅酸的复合材料的目的这样来实现，即所述复合材料含有聚硅酸、含量在0.01至20％质量百分比的有机聚合物，含量大于15％(w/w)的至少一种磷酸钙相和可选地含有一种特定用途的添加剂。根据本发明制造的复合材料是可植入或可注射的。所述复合材料的组成和由此带来的特性一起，使得这种复合材料在人类医学和兽医学的应用中用于用作骨替代和/或用于骨再生。此外，这种材料还可用于创伤治疗。
文档编号A61L27/44GK1929881SQ200580007962
公开日2007年3月14日 申请日期2005年3月7日 优先权日2004年3月13日
发明者M·特勒, H-G·诺伊曼 申请人:Dot有限公司
技术领域：
本发明涉及一种基于聚硅酸/聚矽酸(Polykieselsure)的复合材料，作为其它组成成分所述复合材料包括一种有机聚合物、至少一种磷酸钙相和可选地特定用途的添加剂，并以分散体、膏、粉末、颗粒、层或紧凑的成形体的形式存在。
背景技术：
这种复合材料人类医学领域和兽医领域都有所应用或可能的应用领域，特别是在用作骨替代材料或骨再生材料时或用作整形外科的、创伤学的或牙科的植入物的涂层。
复合材料的特性是，与各单个组分相关联的特性与效果相结合。这种组合效果在生物条件下例如会导致，复合材料的无机和有机组分都可能作为无机或有机的代谢产物产生或利用。
在这种情况下已知的复合材料或者由聚硅酸和至少一种磷酸钙相组成，或者由至少一种磷酸钙相和一种聚合物组成。例如在DE10003824A1要求保护一种骨替代材料，这种材料主要包含多孔性的氧化硅-磷酸钙-复合物，所述复合物通过喷嘴形成线。
主要包含化学组分氧化硅和磷酸钙的复合物也称为生物玻璃、生物活性玻璃、生物陶瓷和生物活性陶瓷。例如在WO9317976、WO9404657、WO9514127和WO9636368中说明了这样的材料，所述材料包含前述组分，并设想用作骨替代材料或用作用于合成骨组织的模板。
还建议加入陶瓷和聚合物纤维以使这种复合物形成结构(US5468544)。此外还可在所述复合物结构中结合生物活性的分子，并有控制地将其释放(US5874109)。
此外在US6416774中说明了一种由多孔性磷酸钙纳米颗粒组成的材料，所述颗粒按一定比例地(anteilig)包含氧化硅和生物活性组分。
为了制造由磷酸钙相和生理上相关的有机聚合物组成的复合材料，已经对各种不同的组成和制造可能方案进行说明。DE68928975T2要求保护这样的复合物，它包括一种磷酸钙相、一种鞣酸(Tannin)衍生物和一种胶原化合物。
DE4132331C2说明了一种磷酸钙胶接剂(Zement)粉末，所述粉末除了磷酸钙相以外还包含水溶性的聚合物。在DE69809158T2中说明了一种磷酸钙粉末与一种多糖的组合。
在DE19956503A1中公开了一种除了磷酸钙相还包含硬化的例如乳酸二醇共聚物的形式的基质以及其它有机组分和活细胞的骨替代材料。所制造的骨替代材料在包括多个组合的注塑机的多次注塑机中或在具有多个腔的完整注塑机中制备。
WO9911296中说明了一种包含三个组分的接骨术复合材料。这里所述组分包括一种生物陶瓷或生物玻璃、一种可生物降解的聚合物和一种可生物降解的聚合物基质。
Zhao等在Biomaterials 2002，23(15)，3227-34中说明了一种三维有机网络的制造，在这种网络中将羟磷灰石颗粒分散到壳聚糖-明胶混合物中。
在CN1338315中将含磷酸盐和含钙的溶液以及氢氧化钠滴入酸性的胶原溶液中，并在过程结束时通过离心作用分离和粉碎产物。这里将钙离子溶液加入酸性的胶原溶液中，然后逐滴地加入磷酸盐溶液，并接着用氢氧化钠调整pH值。
在市场上可获得的NeuColl公司的产品Collagraft Strip基于包括羟磷灰石(65％)和磷酸三钙(35％)以及高纯度的1型胶原的组成。与自生的骨相比较对所述材料进行观察并得到有利的评估结果(http//www.neucoll.com中的公司文献)。
Bonfield等说明了一种包括温度和pH值的磷酸钙-胶原系统的相图(Bioceramics，Vol.16，eds.M.A.Barbosa等，Trans Tech PublicationsLtd.，Uetikon-Zürich，2003，593-596页)。
前述复合材料通常由同时的并且时间上错开的过程制成。与此不同，在WO02059395A2中要求保护由电解液电化学沉积组分磷酸钙和壳聚糖，所述电解液包含相应组分和前体。
Scharnweber在DE10029520A1中说明了一种仿生地制造的类骨涂层。这里矿物化的胶原基质层状地构成。通过浸入胶原溶液中来涂覆有机相，并且接下来通过电化学辅助的工艺沉积出磷酸钙相。
最后还应提及，为了实现可注射性的目的，使生物活性玻璃转化成聚合物悬浮液(WO0030561)。
作为前面所述方法的缺点，在下面主要几点中说明1.可使用的复合材料仅可由两种基本材料产生，即与磷酸钙结合的氧化硅(即生物玻璃另外的组成成分)或者具有生理相容的聚合物的磷酸钙。
2.基于生物玻璃和应用材料的复合材料只具有低于15％的磷含量(作为P2O5)。
3.复合物的机械性能由主要组成成分确定。因此在氧化硅和磷酸钙的组合中几乎不存在复合物的弹性性能。而是在较低温度下制造的材料较脆，或者说在较高温度下制造的材料的特征是高硬度。
4.通常在制造或后处理复合物时采用的、对于材料形成物理化学结构必不可少的温度(500-1200℃)不允许直接结合有机的特别是生物有机的聚合物。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种基于聚硅酸的具有较好的机械特性的复合材料，这种复合材料包含多种具有无机或有机特性的生理相关的组分。
复合材料的构造应该基本上是可变的，并且保持流体、膏状或固态形式。作为主要的施用形式骨替代材料、骨再生材料和骨胶接剂应该用这种复合材料来实现。
所述复合材料应该可还用于与其材料组成和表面结构无关地用于对植入物表面进行涂覆。
所述制造基于聚硅酸的作为人或兽医植入物表面涂层或作为骨替代材料或骨再生材料的、具有较好的机械特性复合材料的目的根据本发明这样来实现，所述复合材料以确定的比例包含聚硅酸、有机聚合物、至少一种磷酸钙相以及可选地包含一种特定用途的添加剂。已经证明，多于15％质量百分比的磷酸钙材料的含量使复合物的物理化学稳定性明显提高。根据其化学结构和与此相关的、相对于复合物的其它组成成分和施用要求的特性，所述有机聚合物(的含量)在0.01至20％质量百分比的范围内。
这里聚硅酸可以由不同的、可单独或组合使用的来源生成。一方面可以是由无机硅酸盐进行缩合，这通常在酸性或中性的pH条件下进行，其中聚硅酸基质可按一定比例地包含其它的金属氧化物，如二氧化钛和氧化铝或其前体。同样可以采用四烷氧基硅烷或有机烷氧基硅烷作为用于形成聚硅酸和相应衍生物的初始材料。另一个来源由固态球状或无定形的硅酸盐纳米或微颗粒提供，其中形成复合物必需的化学功能通过颗粒表面的特性来产生。由于与制造和施用相关的原因所采用的颗粒直径优选在10nm和10μm之间变化。
添加有机聚合物还使复合材料的弹性产生有利的变化。所制成的复合物压力弹性较高，并且因此脆性较低。这里采用天然的、合成的或半合成的聚合物用作所述有机聚合物。可以以均聚物或共聚物或者共混聚合物的形式使用所述聚合物，所述聚合物可以具有天然或人工插入的反应活性和官能的基团、序列或子结构。
按照施用技术的观点，优选采用生物聚合物作为复合物组成成分。这特别是指蛋白质和多糖，其片段和衍生物，例如纤维素、海带多糖、淀粉或其组分直链淀粉和支链淀粉、糖元、糊精、葡聚糖、茁霉多糖、菊粉、壳聚糖、黄原胶、藻酸和其盐和酯、阿拉伯树胶、软骨素、肝磷脂和角蛋白以及由此衍生的硫酸盐，透明质酸和磷壁酸(Teichonsure)以及由此衍生的酯，天然或改性形态的胶原和明胶。
同样也可以采用具有与所有相关/参与的介质的相容性的合成聚合物。这不仅是指单独使用所述聚合物，还是指与生物聚合物的组合。这种合成的聚合物特别是来自多聚胺和聚亚胺、多元醇以及其醚和酯，包括可由其衍生出的衍生物如酯和酰胺的聚羧酸的化合物类。原则上也可以考虑采用其它的聚乙烯化合物、聚醚、聚酯、聚酮或聚砜作为复合物的组成成分。
特别是所述有机聚合物在水中或所选择的反应介质中的可溶性、可膨胀性或可分散性确定了在复合材料中的百分比(0.01％和20％(w/w))。
所述复合材料的主要组成成分除了聚硅酸以外通常还有至少一种磷酸钙相。所述磷酸钙相可以以结晶或无定形的形式预制地添加给反应介质，或者所述磷酸钙相也可以通过在中性或碱性的条件下使含钙和含磷酸盐的组分结合而在现场制备。所述磷酸钙相在进一步的制造过程中保持其形态，从而最终产品由此具有多孔性。作为磷酸钙相可以采用羟磷灰石、a-或b-磷酸三钙、磷酸二钙、二水合磷酸二钙，五磷酸八钙或相应的混合相或混合物。从治疗的观点上已经证明适宜的是，在确定的情况下，所述磷酸钙相也可以按一定比例地包含亚烷基二膦酸钙。所述磷酸钙相还可以附加地起用于与复合物的聚合物组成成分形成配合物的钙前体的作用。这种配合物的形成还可以附加地通过按一定比例地添加亚烷基二膦酸钙来加强。此外，还可以包含金属阳离子，如钠离子、钾离子、银离子、镁离子、锌离子或锂离子，并且还可以包含阴离子，如氟离子、氯离子、硫酸根、磷酸根或硅酸根。
可选地，除了基本组成成分聚硅酸、聚合物和磷酸钙组分以外，还可以向所述复合材料添加特定用途的添加剂。所述添加剂可以用作化学或形态上改性的聚硅酸化合物、有机聚合物或磷酸钙相。同样也可以添加固态的纳米粒或纳米囊或者微粒或微囊形式的添加剂。除了直接添加生物活性物质，例如抗生素、抑制肿瘤剂(Tumorstatika)、激素或生长因子或所述物质种类的组合物，所述生物活性物质也可以以包封的形式使用。通过不同的包封的种类和形式，可以按已知的方式实现有控制地释放所述有效物质。
所述复合材料的制造在制造工艺上的实现这样开始，即向一种由硅酸溶胶制成的凝胶添加一种有机聚合物、至少一种磷酸钙相以及可选地添加一种特定用途的添加剂。由硅酸溶胶制造凝胶在文献中有广泛的记载(H.Schmidt“Chemistry of Material Preparation by Sol-Gel-Process”，J.Non-Cryst.Solids 100，51(1998))；JD.F.Ramsay“Sol-Gel-Processing”in Controlled Particle，Droplett and Bubble Formation，Ed.D.J.Wedlock，Butterwoth-Heinemann Ltd.，Oxford，1994，p.1-36)。使所述复合材料的各组成成分与其化学或物理特性无关地顺序或组合地结合。如果所有组分都已结合，则根据材料的粘性通过不同的搅拌技术(搅拌机构，高速搅拌器(Dispergator))进行均匀化。接下来的成形同样通过粘性确定。仍然潮湿的复合材料例如可进行浇铸、挤出、注塑或者还有喷溅。通过在潮湿的状态下在降低压力的情况下使所述复合材料沉积，可以实现在表面上较好的粘附性。此外通过浸渍或喷溅可将复合材料施加到表面上。这里所述应用不仅限于静态的表面，而且可以扩展到滚动的基体。
金属的、天然的和合成的或陶瓷的表面都适于用所述复合材料进行涂覆，与其粗糙度、预处理或预涂覆无关。
电化学(阴极)沉积提供了完全不同的一种用所述复合材料进行涂覆的可能性。这里原则上有两种可能性。一方面可以使用制造完成的组分混合物，或者可以使所述组分顺序地电化学沉积。
聚硅酸衍生物与合适的磷酸钙的结合以及聚合物与可选地添加特定用途的添加剂的结合使得所述复合材料可与医学产品相结合使用或直接作为医学产品使用。这里所述复合材料可以直接用作基质、填充剂、储库材料或用作包衣。可以以分散体、膏、粉末、颗粒、层或紧凑的成形体的形式使用所述复合材料。
由于复合材料本身可含有特定用途的添加剂的可能性，所述复合材料可以直接作为药物使用或与药物结合使用。
根据本发明制造的材料是可植入或可注射的。所述复合材料的这种具有由此得到的特性的组成使得所述复合材料可以用于骨替代和/或骨再生。此外，这种材料还用于创伤愈合。
具体实施例方式
根据下面的实施例来详细说明本发明，而不将其局限在所述实施例上。
实施例1-制造基于聚硅酸、聚合物和一种磷酸钙相的复合材料将9ml的四乙氧基硅烷与3ml 0.1M的盐酸和3ml的乙醇混合。将水解产物搅拌加入3ml 1.5％的壳聚酸溶液(2％的乳酸)，从而得到一种澄清的溶液。此后借助于高速搅拌器加入9g的羟磷灰石。在50℃下2小时的反应时间后，可以压缩所述材料。在100℃进行干燥。这种材料的多孔性为70％(按阿基米德原理测得)。通过吸收气体确定内表面，得出120m2/g的结果。44％的孔隙在20-80nm的范围内。18％的孔隙具有大于80nm的直径。
实施例2-制造基于聚硅酸、聚合物和两种磷酸钙相的复合材料将8ml氨丙基三甲氧基硅烷与3ml的0.1M的盐酸和3ml的乙醇混合。在水解结束后，在搅拌的同时将聚硅酸溶液滴入5ml 0.5％的胶原溶液(在10％的乳酸中)。接下来顺序搅拌加入6g β-磷酸三钙和12g羟磷灰石。马上使这种复合材料具有希望的形状。在50℃下在2小时的进一步反应时间后，在100℃使所述复合材料干燥。所述材料具有138m2/g的内表面。46％的孔隙的尺寸范围在20-80nm。
实施例3-制造基于聚硅酸、聚乳酸和羟磷灰石-10％聚合物比例(w/w)的复合材料将13.8ml四乙氧基硅烷与4ml 0.1M盐酸和5.5ml乙醇和4ml水混合。将2g聚乳酸(聚内消旋乳酸，固有粘度＝0.16-0.24dl/g，平均摩尔量2000g/mol)和14g羟磷灰石均匀地混合，并在3分钟内使其分散到冷却到10℃的聚硅酸溶胶中。在50℃下将这种均匀的物质保持约2小时。接下来可通过挤出对该物质进行成形。在室温下将所述复合材料放置24小时以进行硬化，并接下来在100℃进行干燥。
实施例4-基于聚硅酸、聚乳酸和羟磷灰石-20％聚合物比例(w/w)的复合材料的制造将13.8ml四乙氧基硅烷与4ml 0.1M的盐酸和5.5ml乙醇和4ml水混合。将4g聚乳酸(聚内消旋乳酸，固有粘度＝0.16-0.24dl/g，平均摩尔量2000g/mol)和12.3g羟磷灰石均匀地混合，并在3分钟内使其分散到冷却到10℃的聚硅酸溶胶中。在50℃下将这种均匀的物质保持约2小时。接下来可通过挤出对该物质进行成形。在室温下将所述复合材料放置24小时以进行硬化，并接下来在100℃进行干燥。
实施例5-基于聚硅酸、含有效物质的聚乳酸微颗粒和羟磷灰石的复合材料的制造将14ml四乙氧基硅烷与4ml 0.1M的盐酸和5.5ml乙醇和4ml水混合。将2g含有20％盐酸万古霉素的聚(乳酸-乙醇酸)微颗粒(由聚丙交酯-乙交酯(固有粘度＝0.16-0.24dl/g，平均摩尔量17000g/mol)制备，d＝48μm)和14g羟磷灰石均匀地混合，并在3分钟内使其分散到冷却到10℃的聚硅酸溶胶中。在50℃下将这种均匀的物质保持约2小时。接下来可通过挤出对该物质进行成形。在室温下将所述复合材料放置24小时以进行硬化，并接下来在100℃进行干燥。
实施例6-采用聚硅酸钠米颗粒的情况下复合材料的制造将36g的胶状分散的聚硅酸纳米颗粒(34％质量百分比的Si2O，表面为110-150m2/g)与14ml 0.1M的盐酸混合，并在超声波浴中活化10分钟。将这种溶液搅拌加入15ml的壳聚糖溶液(在2％的乳酸中为1.5％)。接下来向这种白色的、均匀的溶液中分散11.9g的羟磷灰石。在50℃下在1小时的保温时间之后，通过挤出或刮刷(Ausstreichen)使所述复合材料成形。在100℃使所述材料干燥。
实施例7-在采用聚硅酸微颗粒的情况下制造复合材料将3g的聚硅酸微颗粒(无孔、普通、7μmol/g的Si-OH，d＝1μm)悬浮到8ml 0.1M的盐酸中，并在超声波浴中10分钟的活化时间之后搅拌加入15g羟磷灰石，直至实现均匀的稠度(Konsistenz)。将挤出的物质在空气中干燥24小时，并最终在100℃干燥。
实施例8-在采用环氧官能化的聚硅酸颗粒的情况下制造复合材料将1g的聚硅酸纳米颗粒(无孔、环氧官能化、球形、8μmol/g，d＝300μm)借助于超声波再悬浮到15ml 2％的藻酸钠溶液中。再搅拌15分钟。接下来加入9.5g的羟磷灰石作为磷酸钙相。将这种物质在50℃保持1小时，并接着使其具有希望的形状。在100℃使所述复合材料干燥。
实施例9-由聚硅酸、聚合物和一种磷酸钙相出发制造可注射的复合材料为了制造可注射的所述复合材料，由9ml四乙氧基硅烷与3ml 0.1M的盐酸和3ml乙醇和水制造聚硅酸溶胶。为此逐滴添加3ml 1.5％的壳聚酸(在2％的乳酸中)。通过一混合管使10ml聚硅酸溶胶-壳聚酸溶液与15.6g的二水合磷酸二钙相互反应。这样制成的复合材料在注射时不会溶于SBF缓冲液中，并具有压力弹性的特性。
实施例10-通过使各组分前后顺序地电化学沉积来制造复合材料在pH 5.0的情况下，在电化学沉积的磷酸钙相(包括较重和较轻的可溶磷酸钙相)上从1.5％的壳聚酸溶液中电化学沉积出壳聚酸。冲洗掉多余的类似凝胶的壳聚酸膜。接着，通过采用0.01M的硅酸钠溶液作为聚硅酸前体，在(壳聚酸沉积物)上产生一硅酸盐表面。在添加0.1M的氯化钙溶液和1M盐酸的情况下，在5和8V之间的电压下，在磷酸钙-壳聚酸涂层上产生含钙的聚硅酸层。
实施例11-制造具有硫酸庆大霉素作为添加剂的复合材料将27ml四乙氧基硅烷与8ml 0.1M的盐酸和10ml乙醇混合。在烷氧基硅烷的水解结束后，将聚硅酸溶液逐滴地加入7.5ml胶原溶液(在10％的乳酸中)中。在搅拌的同时将27g的羟磷灰石和18g的β-磷酸三钙加入所述溶液中。将2.25g硫酸庆大霉素溶解到4ml水中，并将其搅拌加入所述复合材料中。30分钟后将产物浇铸成形，并在130℃干燥。
实施例12-制造具有盐酸万古霉素作为添加剂的复合材料将18ml四乙氧基硅烷与5ml 0.1M的盐酸混合，并加入7ml乙醇。在水解结束后将该溶液加入5ml 0.5％的胶原溶液(在10％的乳酸中)。此后搅拌加入磷酸钙相-羟磷灰石(18g)和β-磷酸三钙(12g)。作为固体物质加入1.5g盐酸万古霉素，并借助于磁力搅拌器对所述复合材料进行30分钟的再搅拌。将所述复合材料浇铸成形，并接着在100℃使其干燥。
实施例13-在添加亚烷基二膦酸酯/盐的情况制造复合材料将18ml四乙氧基硅烷与5ml 0.1M的盐酸混合，并加入7ml乙醇。在水解结束后将该溶液加入5ml 0.5％的胶原溶液(在10％的乳酸中)。此后搅拌加入磷酸钙相-羟磷灰石(20g)和β-磷酸三钙(10g)。将1.0g氯屈膦酸钠(二氯亚甲基二膦酸钠)加入5ml 1M的氯化钙溶液中。接着将该悬浮液添加给所述复合材料。进行30分钟的再搅拌。将所述复合材料浇铸成形，并接着在100℃使其干燥。
权利要求
1.基于聚硅酸的具有改善的机械特性的、作为人类医学或兽医学植入物的表面层或作为骨替代材料或骨再生材料的复合材料，其特征在于作为主要组成成分，所述复合材料含有a)含量在0.01至20％(w/w)的有机聚合物，b)含量大于15％(w/w)的至少一种磷酸钙相，c)以及可选地含有一种特定用途的添加剂，以及，在150℃以下的温度下干燥后，所述复合材料具有多孔结构。
2.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，通过缩合由无机硅酸盐获得聚硅酸基质。
3.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，通过缩合由四烷氧基硅烷获得聚硅酸基质。
4.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，所述聚硅酸基质包括固态球状的或无定形的硅酸盐纳米颗粒或硅酸盐微颗粒。
5.根据权利要求4的复合材料，其特征在于，聚硅酸基质包括固态球状的或无定形的硅酸盐纳米颗粒或硅酸盐微颗粒，其中所述颗粒具有在10nm至10μm范围内的直径。
6.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，通过缩合有机烷氧基硅烷由有机残基对聚硅酸基质进行改性。
7.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，所述聚硅酸基质按一定比例地包含其它金属氧化物，如二氧化钛和氧化铝或其前体。
8.根据权利要求1的复合材料，其特征在于，通过结合根据权利要求2至7的化合物、材料、前体或颗粒来生成所述聚硅酸基质。
9.根据权利要求1至8的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物具有天然的、合成的或半合成的来源。
10.根据权利要求1至9的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物作为均聚物或共聚物或作为共混聚合物存在。
11.根据权利要求1至10的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物通过反应活性的或官能的基团、序列或子结构改性。
12.根据权利要求1至11的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物是可溶于水的或可分散于水中的化合物。
13.根据权利要求1至12的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物是生物聚合物。
14.根据权利要求1至13的复合材料，其特征在于，所述生物聚合物是聚酰胺，如聚氨基酸、肽、蛋白质或其片段或衍生物。
15.根据权利要求1至14的复合材料，其特征在于，所述生物聚合物是多糖或其片段或衍生物。
16.根据权利要求1至9的复合材料，其特征在于，所述有机聚合物是一种合成聚合物，优选地选自包括多聚胺或聚亚胺、多元醇和相应的酯、包括其衍生物的聚羧酸或基于聚乙烯化合物的聚合物的组。
17.根据权利要求1至16的复合材料，其特征在于，采用预制的或现场制备的磷酸钙作为磷酸钙相。
18.根据权利要求1至17的复合材料，其特征在于，主要采用羟磷灰石、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、磷酸二钙、二水合磷酸二钙、五磷酸八钙或相应的混合相或混合物作为磷酸钙相。
19.根据权利要求1至18的复合材料，其特征在于，所述磷酸钙相接一定比例地包含亚烷基二膦酸钙。
20.根据权利要求1至19的复合材料，其特征在于，所述磷酸钙相按一定比例地包含其它金属阳离子，如钠离子、钾离子、银离子、镁离子、锌离子或锂离子。
21.根据权利要求1至20的复合材料，其特征在于，所述磷酸钙相按一定比例地包含其它阴离子，如氟离子、氯离子、硫酸根、磷酸根或硅酸根。
22.根据权利要求1至21的复合材料，其特征在于，作为特定用途的添加剂添加化学或形态上改性的聚硅酸化合物、有机聚合物或磷酸钙相。
23.根据权利要求1至22的复合材料，其特征在于，添加固态纳米粒或纳米囊或者微粒或微囊形式的添加剂。
24.根据权利要求1至23的复合材料，其特征在于，作为特定用途的添加剂单独地或组合地添加生物活性物质，例如抗生素、抑制肿瘤剂、激素或生长因子。
25.根据权利要求24的复合材料，其特征在于，通过包封保护所述生物活性物质和有控制地释放所述生物活性物质。
26.用于制造基于聚硅酸的复合材料的方法，其特征在于，向由硅酸溶胶制成的凝胶中添加有机聚合物、磷酸钙相以及可选地添加特定用途的添加剂。
27.根据权利要求26的用于制造复合材料的方法，其特征在于，制造步骤顺序地或组合地进行。
28.根据权利要求26的用于制造复合材料的方法，其特征在于，通过搅拌过程使所述组分均匀地分散。
29.根据权利要求26至28的用于制造复合材料的方法，其特征在于，通过浇铸、挤出、注塑、喷溅或者其它方法对所述复合材料进行成形。
30.根据权利要求26至28的用于制造复合材料的方法，其特征在于，在降低压力的情况下使所述组分沉积在表面上。
31.根据权利要求26至28的用于制造复合材料的方法，其特征在于，通过浸渍或喷溅将所述组分施加到表面上。
32.根据权利要求29至31的用于制造复合材料的方法，其特征在于，将所述组分施加到转动的基体的表面上。
33.根据权利要求29至32的用于制造复合材料的方法，其特征在于，所述表面是金属的表面、天然和合成的聚合物表面或陶瓷的表面。
34.根据权利要求26至28的用于制造复合材料的方法，其特征在于，使所述组分电化学沉积。
35.根据权利要求26、27和34的用于制造复合材料的方法，其特征在于，使所述组分顺序地沉积。
36.根据权利要求1至35制造的复合材料，其特征在于，所述复合材料与医学产品相结合使用或作为医学产品使用。
37.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，所述复合材料用作基质、填充剂、储库材料或用作包衣。
38.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，以分散体、膏、粉末、颗粒、层或紧凑的成形体的形式使用所述复合材料。
39.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，所述复合材料含有生物活性化合物作为特定用途的添加剂和/或所述复合材料与药物结合使用。
40.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，所述复合材料是可植入或可注射的。
41.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，所述复合材料用于骨替代和/或骨再生。
42.根据权利要求36的复合材料，其特征在于，所述复合材料用于创伤愈合。
全文摘要
本发明涉及一种基于聚硅酸的复合材料，它由于新型的组成而具有较好的机械特性并可以以分散液、膏、粉末、颗粒、层或紧凑的成型体的形式存在。根据本发明制造具有较好的机械特性的基于聚硅酸的复合材料的目的这样来实现，即所述复合材料含有聚硅酸、含量在0.01至20％质量百分比的有机聚合物，含量大于15％(w/w)的至少一种磷酸钙相和可选地含有一种特定用途的添加剂。根据本发明制造的复合材料是可植入或可注射的。所述复合材料的组成和由此带来的特性一起，使得这种复合材料在人类医学和兽医学的应用中用于用作骨替代和/或用于骨再生。此外，这种材料还可用于创伤治疗。
文档编号A61L27/44GK1929881SQ200580007962
公开日2007年3月14日 申请日期2005年3月7日 优先权日2004年3月13日
发明者M·特勒, H-G·诺伊曼 申请人:Dot有限公司
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