專利名稱：無機生物活性骨修復填充材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明為一種具有特殊組成和結構非晶態(tài)固體的生物活性的無機骨修復填充材料，其應用于修復因各種原因導致的骨缺損。
背景技術：
生物玻璃(Bioglass)是在70年代初由美國佛羅里達大學的Hench教授最早開始研制的骨修復用生物活性材料，經(jīng)過20多年的前期基礎及性能的完善，在90年代經(jīng)美國食品及藥品監(jiān)督管理局(FDA)正式批準應用于骨、齒科臨床，用于修復因各種原因導致的骨缺損，并取得良好的治療效果。經(jīng)過十多年的臨床應用，證明無機生物活性材料具有良好的骨修復功能，用于牙周缺損修復、頜骨囊腫摘除后骨缺損填沖、牙槽脊增高及人工種植牙根周圍固定，這些產(chǎn)品在臨床應用中收到良好的治療效果。在后來的研究中還發(fā)現(xiàn)，無機生物活性材料不僅具有同骨組織形成牢固的化學結合(骨性結合)的特性，同時與軟組織也具有很好的結合性，并可促進皮膚等軟組織的再生，經(jīng)過大量的前期研究，開發(fā)了用于治療各種皮膚潰瘍、燒傷、口腔潰瘍、糖尿病性潰瘍及婦科宮頸糜爛等疾病的皮膚創(chuàng)面愈合的無機生物活性材料產(chǎn)品，并完善了產(chǎn)品的制作工藝。現(xiàn)在所采用的材料組成、結構及生產(chǎn)工藝均比較以前有了關鍵性的突破和創(chuàng)新性的改進，為本項目的成功實施奠定了堅實的基礎。無機生物活性材料是一種具有特殊組成和結構非晶態(tài)固體生物醫(yī)學材料。該材料的高生物化學活性，在水溶液中材料表面會發(fā)生快速的離子交換反應，最終在材料表面形成類似于人體骨組織的碳酸羥基磷灰石(HCA)層，HCA層對于材料植入骨組織缺損處后可以在較短時間內同活的骨組織形成化學鍵合起到關鍵性的作用。生物玻璃可以在材料界面誘發(fā)特殊的生理響應，從而導致材料與組織之間形成化學結合，材料和無機生物活性材料與骨結合的過程歸納為如下12個步驟I.體液中的H+(或H3O+)離子與玻璃表面的Na+發(fā)生離子交換；2.玻璃表面硅羥團(^ Si-OH)形成；3.娃輕團相互聚合E Si-0Η+Η0-Si ■ Si-O-Si =；4. Ca2+、PO43' CO廣、0H_離子吸附在材料表面附近，并以無定形磷酸鹽形式析出；5.晶化形成碳酸羥基磷灰石(Caltl(P04，C03)6(0H)2，HCA)；6.各種生理物質吸附于HCA層；7.巨卩遼細胞活動(action of microphages)；8.成骨干細胞(osteoblast stem cells)附著；9.成骨細胞同步增殖和分化(Synchronised proliferation anddifferentiation)；10.基質生成；
11.基質晶化；12.新骨生長。骨祖細胞在材料植入骨內48小時后進入無機生物活性材料表面的HCA層(第六步)，并開始分泌出各種與骨修復有關的因子，激發(fā)成骨細胞的有絲分裂和細胞外基質蛋白的生成(第十步)。完成骨基質的晶化(礦化)(第十一步)；骨細胞在膠原纖維和HCA構成的骨基質中成熟化，最終形成新生骨組織(第十二步)，這一步驟完成需要6-12天。研究表明，上述第八、九、十一步驟對于無機生物活性材料與宿主骨界面形成新骨非常關鍵，無機生物活性材料直接通過基因控制來調節(jié)細胞周期的誘導和發(fā)展，而骨祖細胞周期的基因控制的生理性結果是成骨細胞的迅速增殖和分化；其臨床治療結果便是骨缺損被新生骨組織完全填充。這一過程實際上也是一個組織工程化人工骨的形成和修復骨缺損的過程?，F(xiàn)有的骨科修復產(chǎn)品中TTCP (Tetracalcium phosphate):產(chǎn)品規(guī)格粉末；應用領域骨科、齒科、整形外科；理化性質比重3. lg/cc，強度120-200Mpa，溶解度難溶于水，溶于稀鹽酸，Ca/P 2. 0，結晶構造單斜晶系；HAP(Hydroxyapatite),產(chǎn)品規(guī)格粉末、多孔顆粒、塊狀(非標定型)產(chǎn)品；應用 領域骨替代材料、整形和整容外科、齒科、層析純化、補鈣劑；理化性質熔點1650°C，比重3. 16g/cm，溶解度:0. 4ppm, Ca/P :1. 67結晶構造六角晶系；TCP (Tricalcium phosphate),產(chǎn)品規(guī)格粉末、多孔顆粒、塊狀(非標定型)產(chǎn)品；應用領域骨科、齒科、補鈣劑；理化性質無嗅，熔點1670°C，比重3. 14g/cm, Ca/P
I.50，結晶構造四角晶系、六角晶系。溶解度不溶于水、乙醇、乙酸，溶于稀鹽酸或硝酸；以上產(chǎn)品生物活性低，植入體內難以與自體骨愈合，大大影響修復效果。本發(fā)明所要解決的問題是克服現(xiàn)有技術的不足，專門針對硬組織修復，提供一種配方合理，性能穩(wěn)定，工藝簡單的無機生物活性骨修復填充材料，通過配料、高溫熔融、球磨、篩分等過程最終得到本產(chǎn)品。應用于骨、齒科以修復肢體骨及頜骨缺損。在非受負荷的骨缺陷處單獨或與自體骨和異體異源骨混合使用；髖白和長骨缺損以及脊柱骨穩(wěn)定和融合時的缺陷；因囊腫、腫瘤或損傷導致的骨組織丟失的再生；骨折引起的缺陷，骨折、骨不連、骨遲連的愈合。下面結合實例對本發(fā)明作進一步的描述
具體實施例方式本發(fā)明為一種具有特殊組成和結構非晶態(tài)固體的生物活性的無機骨修復填充材料，其特征是該材料由 SiO2 41% -49%, Na2O 20% -25%, CaO 20% -25%, P2O5 5% -7%組成。本發(fā)明無機生物活性骨修復填充材料按以下工藝步驟加工(I)、配料將 Si02、Ca。、Na2O, P2O5 按照引入物分析純 Si02、CaCO3> Ca3 (PO4) 2、Na2CO3 重量比400 363 152 418進行組合配料。(2)高溫熔融將配料攪混均勻，放入鉬金坩堝中，放置在升降爐中800°C保溫30分鐘后升至1350°C下保溫60分鐘熔融至形成均勻的熔融液。(3)冷卻將上述熔融液緩慢倒入冷卻液中進行冷卻。(4)干燥篩分將冷卻的產(chǎn)物進行干燥，球磨篩分出90微米到710微米之間的顆粒。(5)分裝根據(jù)規(guī)格進行雙層分裝。(6)滅菌通過環(huán)氧乙烷滅菌，檢測無菌。(7)解析進行環(huán)氧乙烷解析，達到產(chǎn)品標準要求。
權利要求
1. 一種具有特殊組成和結構非晶態(tài)固體的生物活性的無機骨修復填充材料，其特征是該材料由 Si02 41% -49%,Na20 20% -25%,CaO 20% -25%,P205 5%-7%組成。具有高生物化學活性，在水溶液中材料表面會發(fā)生快速的離子交換反應，最終在材料表面形成類似于人體骨組織的碳酸羥基磷灰石(HCA)層，HCA層對于材料植入骨組織缺損處后可以在較短時間內同活的骨組織形成化學鍵合起到關鍵性的作用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特殊組成和結構非晶態(tài)固體的生物活性的無機骨修復填充材料，其特征是該材料由SiO2 41％-49％，Na2O 20％-25％，CaO 20％-25％，P2O5 5％-7％組成。本發(fā)明所要解決的問題是克服現(xiàn)有技術的不足，專門針對硬組織修復，提供一種配方合理，性能穩(wěn)定，工藝簡單的無機生物活性骨修復填充材料。
文檔編號A61K6/033GK102631701SQ20111028908
公開日2012年8月15日 申請日期2011年9月27日 優(yōu)先權日2011年9月27日
發(fā)明者廖書輝 申請人:廖書輝