CN107638595A - 一种骨植入体 - Google Patents
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Abstract
一种骨植入体，包括多孔材料，包含在多孔材料内部的金属茎干，含在骨植入体内的生长因子及药剂，多孔材料为一整体，多孔材料为多级孔材料，分级级数至少两级，最小一级孔是纳米级孔，各级孔腔均各自相互贯通且各级孔腔相互间也彼此贯通；本发明提供的骨植入体在植入初期整体固定、支撑能力强，做手术操作简单、时间短，能存储更多的生长因子及药剂，有利于细胞的粘附、分化、迁移，有利于促进细胞生长，加快组织再生；有利于组织液、新陈代谢物能快速、充分传输，组织顺利生长。
Description
技术领域
本发明涉及假体领域，具体涉及一种骨植入体。
背景技术
由于骨损伤或疾病如肿瘤等疾病可能导致在骨头中形成缺陷和空隙，此外，很多手术过程需要钻孔至骨头中，从而产生骨头空隙。在某些情况中，骨头空隙较大，自然骨头不能够自然地充填该空隙，并且可能导致该骨头的功能性病损，孔隙的形状往往也不规则，标准植入物常常不能用于充填这种骨头空隙。
专利CN104159621 A“结合有多孔金属和骨头刺激物的复合装置”提出了一种用于治疗骨头空隙的矫形外科植入物，它包括带有多个开式孔的金属构件和可再吸收的骨生长促进构件，所述带有多个开式孔的金属构件包括第一多孔金属层，其由所述可再吸收的骨生长促进构件的第一层从第二多孔金属层间隔开，所述可再吸收的骨生长促进构件的所述第一层接触所述第一多孔金属层和所述第二多孔金属层，还包括具有细长茎干构件的可植入假体，所述细长茎干构件穿过所述第一多孔金属层和所述第二多孔金属层使得所述第一多孔金属层和所述第二多孔金属层大致横向于所述细长茎干构件的纵向轴线，外科植入物中含有生长因子及药剂。
该种外科植入物的不足之处在于植入物由多个片状多孔植入物构成，在实际使用过程中，该种结构的骨植入体，不利于固定，支撑能力差；并且手术操作复杂，手术时间长，植入后效果差。
发明内容：
本发明的目的是提供一种植入效果好的骨植入体。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种骨植入体，包括多孔材料，包含在多孔材料内部的金属茎干，含在骨植入体内的生长因子及药剂，所述多孔材料为一整体，多孔材料为多级孔材料，分级级数至少两级，最小一级孔是纳米级孔，各级孔腔均各自相互贯通且各级孔腔相互间也彼此贯通。
进一步说，所述的骨植入体，所述多级孔材料最小一级孔孔径为5nm-999nm，仅含有最小一级孔材料的孔隙率为40%-90%。
进一步说，所述的骨植入体，所述多级孔材料分级级数为三级，第一级孔腔的孔径为微米级孔，第二级孔腔的孔径介于第一级孔腔与第三级孔腔的孔径之间。
进一步说，所述的骨植入体，所述金属茎干由具有纳米孔的多孔材料制备，其孔是相互贯通的，孔径为20nm-100nm，孔隙率为30%-50%。
进一步说，所述的骨植入体，所述金属茎干与多孔材料连接固定。
进一步说，所述的骨植入体，所述连接固定方式为螺纹连接或过盈配合连接。
进一步说，所述的骨植入体，所述金属茎干由医用钛及合金、医用铌及合金、医用钴基合金或医用不锈钢制备。
进一步说，所述的骨植入体，所述多孔材料由医用金属或医用陶瓷制备。
本发明的有益效果：
由于本发明所述的骨植入体结构是一整体件结构，不仅省去了骨植入体本身的固定问题也利于术中的初期固定，故而支撑能力强。由于本发明的整体式结构，做手术时直接就可将骨植入体整体放入，使得手术操作简单，操作时间短，患者痛苦少。
本发明所述的骨植入体的多级孔结构，最小级孔为纳米级孔，让整个骨植入体的比表面积显著增加，能存储更多的生长因子及药剂，有助于骨再生；而且最小一级的纳米孔特别有利于细胞的粘附、分化、迁移，有利于促进细胞生长，加快组织再生；由于孔与孔间彼此相互贯通，贯通性很好，有助于生长因子及药剂释放，组织液、新陈代谢物能快速、充分传输，组织顺利生长，有利于骨组织长入植入体内部。
金属茎干采用纳米孔金属不仅能存储很多生长因子及药剂，还有助于骨植入体的轻量化。
本发明所述的骨植入体，对最小一级孔孔径及孔隙率的优化选择，且对于多级孔特别是三级孔的合理设计，不仅提高骨植入体的整体性，在有效的空间内极大地增大了骨植入体的比表面积，能存储更多的生长因子及药剂，更有利于骨再生。
总之，本发明所述的骨植入体，初期固定好，支撑能力强，手术操作方便，手术时间短，能存储更多的生长因子及药剂，有利于细胞的粘附、分化、迁移，有利于促进细胞生长，加快组织再生；有利于组织液、新陈代谢物能快速、充分传输，组织顺利生长。采用本发明所述的骨植入件植入效果好。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。
图1为本发明骨植入体的结构示意图；
图2为用于骨植入体的多级孔材料结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作说明，实施方式以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施方式。
如图1所示，1为骨植入体，2为有孔隙的骨，1-1为多孔材料，1-2为金属茎干，图2中，多级孔材料为二级孔材料，3为大孔，4为大孔的腔壁，5为大孔腔壁上的小孔。
实施例1
一种骨植入体，包括多孔材料，包含在多孔材料内部的金属茎干，含在骨植入体内的生长因子及药剂，该多孔材料为一整体，多孔材料为多级孔材料，分级级数为两级，大孔孔径为150µm-400µm，小孔是纳米级孔，孔径为5 nm -400nm，两级孔腔均各自相互贯通且两级孔腔相互间也彼此贯通。材料为羰基磷灰石，金属茎干采用CoCrMo合金。该种骨植入体的制备方法是：
a．多级孔材料部分制备
采用粒径为50nm-80nm的羰基磷灰石粉为原料，粒径为10nm-500nm的甲基纤维素做为小孔造孔剂，用粒径为10nm-500nm的聚苯乙烯作为粘合剂，按照羰基磷灰石粉：甲基纤维素：聚苯乙烯：蒸馏水按体积比3：1：1：10配制成浆料；采用棱直径为240µm-500µm的聚酯泡沫，将所述浆料用泡沫浸渍法均匀填充其中，形成坯体并干燥，然后破碎得到颗粒为240µm-500µm的含有原料、造孔剂与聚酯泡沫的混合颗粒，将混合颗粒放入模具压制成致密坯体，将致密坯体真空烧结；烧结后的坯体按照羰基磷灰石的常规工艺进行后续处理得到级数为二级的多孔羰基磷灰石，根据需植入部分的骨CT影像设计出骨植入体的外形，根据该外形机加工出多孔羰基磷灰石的外形。
用断面直接观察法测试多孔羰基磷灰石的孔隙率，其仅含有小孔的材料的孔隙率为40%。
b．金属茎干制备
用锻造与机加工制备出CoCrMo合金金属茎干。
c．在多孔羰基磷灰石中按照金属茎干尺寸加工出孔，将金属茎干放入，组合成一体。
d．将生长因子及药剂注入多孔羰基磷灰石中，形成骨植入体。
实施例2
本实施例与实施例1相似，不同之处在于多级孔材料用磷酸三钙制备，小孔孔径为600nm -999nm，用断面直接观察法测试多孔磷酸三钙的孔隙率，其仅含有小孔的材料的孔隙率为90%。金属茎干采用医用钛合金TC4制备，金属茎干由具有纳米孔的多孔铌材料制备，其孔是相互贯通的，孔径为20nm-60nm，孔隙率为30%。
金属茎干的制备方法是：选取粒径大小为10µm-30µm的医用钛合金TC4粉末，取奥氏体不锈钢作为钛合金TC4粉附着的基体，对基体用金相砂纸打磨、抛光膏进行抛光，然后经酸洗、有机溶剂清洗除去表面油污，最后在酒精中用超声波清洗，取出用干燥箱干燥；然后加热至70℃，在不锈钢表面均匀地涂抹一层松香树脂，待其完全熔化后，钛合金TC4粉末均匀地铺撒在不锈钢基体上，静置、晾干，使金属粉末粘结在不锈钢基体上，制得金属粉厚度为0.3mm；然后将不锈钢基体固定在工作台上，在氩气流量为2L/min的气氛中进行激光处理：工作台移动速度为5mm/s，连续激光功率为500W，激光光斑尺寸为lmm，激光作用时间为1s，离焦量为lmm，光斑搭接率为40%，通过激光的光-热作用制备的金属层为孔径尺寸为20nm-60nm的纳米多孔钛合金TC4层，然后在该层多孔钛合金TC4层再制备一层多孔金属层，逐层添加，制备出纳米多孔钛合金TC4材料坯体，孔隙率检测为30%，用该坯体机加工出金属茎干。
实施例3
本实施例与实施例1相似，不同之处在于多级孔材料用纯钛制备，小孔孔径为300 nm-600nm，用断面直接观察法测试多级孔钛的孔隙率，其仅含有小孔的材料的孔隙率为72%，大孔孔径为200µm-500µm；金属茎干采用医用不锈钢316L制备，金属茎干由具有纳米孔的多孔医用不锈钢316L制备，其孔是相互贯通的，孔径为50nm-80nm，孔隙率为42%。制备方法与实施例2相似，不同之处为不锈钢粉末粒径为40µm-60µm，不锈钢粉末中加入粒径为70nm-100nm的甲基纤维素，体积为不锈钢粉末的1/7，氮气流量为3L/min，工作台移动速度为15mm/s，连续激光功率为1000W，激光光斑尺寸为2mm，激光作用时间为2s，离焦量为5mm，光斑搭接率为40%。
在多级孔钛中加工出螺纹孔，将金属茎干加工出螺纹，通过螺纹将多级孔钛与金属茎干连接成一体。
实施例4
本实施例与实施例3相似，不同之处在于金属茎干孔径为60nm-100nm，孔隙率为50%，制备方法与实施例3相似，不同之处为不锈钢粉末粒径为90µm-110µm，不锈钢粉末中加入粒径为80nm-120nm的乙基纤维素，体积为不锈钢粉末的1/4，。
多级孔钛与金属茎干采用过盈配合连接，过盈量为尺寸的1%。
实施例5
本实施例与实施例3相似，不同之处为多级孔材料用钽制备，材料具有三级孔结构，第一级孔腔孔径为400µm-600µm，第二级孔腔孔径为25µm-80µm，第三级孔腔孔径为400nm-800nm。材料制备方法与实施例1相似，不同是在多级孔钽材料制备中，将破碎得到的混合颗粒、粒径为35µm-90µm的乙基纤维素按体积比1：3均匀混合后均匀地灌入棱直径为500µm-700µm、孔径为650µm-900µm的三维贯通的聚酯泡沫中，然后将聚酯泡沫放入密闭模具压制成致密坯体。将致密坯体真空烧结；烧结后的坯体按照钽材工艺进行常规后续热处理得到级数为三级的多级孔钽坯体。
Claims (9)
1.一种骨植入体，包括多孔材料，包含在多孔材料内部的金属茎干，含在骨植入体内的生长因子及药剂，其特征在于：所述多孔材料为一整体，多孔材料为多级孔材料，分级级数至少两级，最小一级孔是纳米级孔，各级孔腔均各自相互贯通且各级孔腔相互间也彼此贯通。
2.如权利要求1所述的骨植入体，其特征在于：所述多级孔材料最小一级孔孔径为5nm-999nm，仅含有最小一级孔材料的孔隙率为40%-90%。
3.如权利要求1或2所述的骨植入体，其特征在于：所述多级孔材料分级级数为三级，第一级孔腔的孔径为微米级孔，第二级孔腔的孔径介于第一级孔腔与第三级孔腔的孔径之间。
4.如权利要求1或2所述的骨植入体，其特征在于：所述金属茎干由具有纳米孔的多孔材料制备，其孔是相互贯通的，孔径为20nm-100nm，孔隙率为30%-50%。
5.如权利要求3所述的骨植入体，其特征在于：所述金属茎干由具有纳米孔的多孔材料制备，其孔是相互贯通的，孔径为20nm-100nm，孔隙率为30%-50%。
6.如权利要求1至5任一权利要求所述的骨植入体，其特征在于：所述金属茎干与多孔材料连接固定。
7.如权利要求6所述的骨植入体，其特征在于：所述连接固定方式为螺纹连接或过盈配合连接。
8.如权利要求1至7任一权利要求所述的骨植入体，其特征在于：所述金属茎干由医用钛及合金、医用铌及合金、医用钴基合金或医用不锈钢制备。
9.如权利要求1至8任一权利要求所述的骨植入体，其特征在于：所述多孔材料由医用金属或医用陶瓷制备。
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