一种高强度增塑珊瑚人工骨及其制备方法
专利名称：一种高强度增塑珊瑚人工骨及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种医用人造骨及其制备技术，特别是涉及一种能够显著提高医用人
造骨强度的、在生产过程中能够显著降地低制作周期和成本的、生产排放符合环保要求的 高强度增塑珊瑚人工骨及其制备方法。
背景技术：
骨缺损的植骨填充，脊柱及关节的融合所需的植骨材料一直是骨重建与修复的重 要的研究方向。研究重点在于找出具有良好理化性质、生物学特性的生物材料作为骨移植 材料。先后有多种材料用于骨缺损的修复，如同种异体骨、异种异体骨、异体煅烧骨等，取得 了一定的治疗效果。但传统的同种异体骨、异种异体骨的免疫原性问题仍未得到有效克服， 在临床应用中发现与自体骨移植比较差异太大，临床应用效果不理想。 人工合成材料如羟基磷灰石、磷酸钙类物质、磷酸三钙TCP，由于目前工艺及技术 的限制，其机械强度达不到要求，同时该类人工材料无孔或孔径小，孔道间的盲孔多或孔隙 率变异大，孔隙交通达不到骨组织内向生长的结构要求。1971年人们发现珊瑚具有与人骨 相似的孔隙结构，并且有良好的生物相容性，开始应用原始珊瑚羟基磷灰石作为骨移植材 料，但临床应用发现机械强度达不到要求，脆性大，进行精密加工困难，影响成骨，特别是在 需要一定力学支撑的部位进行应用时受到明显的限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种强度高、生物相容性好、骨传 导特性好、无抗原性和具有良好的成型和机械加工特性的高强度增塑珊瑚人工骨及其制备 方法。 本发明的目的通过下述技术方案予以实现所述人造骨的原材料包括天然珊瑚
块、骨水泥和辅料，所述天然珊瑚块为滨珊瑚，所述骨水泥为丙烯酸类骨水泥。 所述滨珊瑚的微孔直径为200-500um。 制作上述高强度增塑珊瑚人工骨的制备方法包括工艺步骤原料准备、填充、成型 干燥和成品验收；所述工艺步骤填充，是将原材料放置在离心机内进行高速离心处理，在高 速离心力的作用下，用骨水泥对天然珊瑚块进行微孔充填，所述高速离心处理在25 28°C 的室温下进行，时间为2 8分钟。 所述高速离心处理的离心力，根据天然珊瑚块的尺寸大小调控在1 10g之间。控 在1 10g之间。 与现有技术相比，本发明具有以下优点在医学各领域应用广泛，工艺简单易行， 生产过程中利于环保。本发明的制备方法适合制造珊瑚人工骨的生产企业使用。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明
3
本发明所述的人造骨 主要原材料包括天然珊瑚块、骨水泥和辅料，所述天然珊瑚块为滨珊瑚，所述骨水 泥为丙烯酸类骨水泥。 所述滨珊瑚的微孔直径为200-500um。 制作上述高强度增塑珊瑚人工骨的制备方法 包括工艺步骤原料准备、填充、成型干燥和成品验收；所述工艺步骤填充，是将原 材料放置在离心机内进行高速离心处理，在高速离心力的作用下，用骨水泥对天然珊瑚块 进行微孔充填，所述高速离心处理在25 28t:的室温下进行，时间为2 8分钟。
所述高速离心处理的离心力，根据天然珊瑚块的尺寸大小调控在1 10g之间。控 在1 10g之间。 所述滨珊瑚，主要产地为中国的海南、中国的台湾、日本、地中海、非洲海岸、红海、 马来西亚、西印度群岛、太平洋等地区。滨珊瑚属于有机珍宝，三方晶体结构，主要成分有碳 酸钙或介壳素，硬度3，比重2. 68，折射率1. 49_1. 66，光泽暗淡至玻璃般。由称为珊瑚 虫的海洋动物骨骼遗物形成。这些微生物以群居的方式生存，形成分枝结构，最终形成珊瑚 礁和环礁，这些珊瑚"树枝"通常具有独特的条纹或木纹结构。滨珊瑚为一种特殊的珊瑚， 主要分布在热带海洋，主要成分为碳酸钙，其结构为块状的多孔结构，与分支状的鹿角珊瑚 不同，它不含介壳素，独特的多孔结构使该类珊瑚被称为类骨珊瑚。
在本实施例中，丙烯酸类骨水泥为PMMA。 采用直径200-500um微孔的天然珊瑚，在高速离心力环境下使其微孔内均匀充填 丙烯酸类骨水泥，它能够改善人工骨的力学特性，使人工骨在耐压，碎性，机械加工性能得 到大的改善，同时具备骨移植材料的支撑，支架及骨传导能力。 本发明制备方法的特点为在室温条件下进行，通过骨水泥PMMA在天然珊瑚孔道 内的渗透，使孔道内充填增塑剂PMMA与珊瑚天然独特的相互连通，尺寸均匀的孔道使固化 前流体状增塑剂达到均匀完全填充的目的，流体状的增塑剂PMMA固化后形成良好的网架 结构，并具有耐压、一定的弹性与韧性的高强度网架增塑材料复合后能改善珊瑚人工骨的 机械强度。 用骨水泥单体粉剂甲基炳烯酸甲酯_苯乙烯共聚物mmA/S及聚合反应弓|发剂过氧 化二苯甲酰BPO，引发聚合剂含量越高，固化时间越短。液体中含单体LMMA及阻聚剂，防止 单体在保存过程中发生聚合反应，促进剂DMP加速聚合反应。引发剂与单体粉剂2 : l混 合，均匀快速搅拌，在高度流动性的面糊期与天然珊瑚混合，在高速离心机内以1 IOG进 行离心，使珊瑚的孔道内均匀的充填骨水泥。
在工艺步骤充填采用高速离心法，具有下述优点 1、充填速度快，在2 8分钟内完成对珊瑚的骨水泥充填，因为在25 28。C的室 温下，骨水泥的凝固分为四期，出丝时间为2 6分钟，成团时间为4 9分钟，固定时间为 10 15分钟，骨水泥的流动期只有2 6分钟的时间，成团期后骨水泥丧失流动的功能，不 能对珊瑚200um直径的微孔进行充填。 2、离心力可根具珊瑚块的尺寸大小进行选择调控，从而完成对大尺寸珊瑚的骨水 泥充填。 3、离心法对珊瑚进行骨水泥充填非常均匀，由于珊瑚人工骨天然的独有孔隙，没有盲管，液状的骨水泥可对珊瑚骨进行有效填充，使珊瑚内孔道内完全的充填骨水泥。
4、离心法骨水泥的强度最高，因为在离心条件下骨水泥中存在的汽泡最小，因为 手工搅拌后骨水泥的空隙率为9 % 27 % ，真空搅拌为1 % ，而使用离心法气孔率< 1 % 。离 心法的密度最高，因此强度也最高。 本发明采用了滨珊瑚和丙烯酸类骨水泥PMMA的高强度增塑珊瑚人工骨的特性
1、强度高单纯的天然珊瑚质坚硬，脆性大，机械强度差.骨水泥为高分子塑料的 一种，具有塑料所具备的韧性，与珊瑚结合后能对抗材料的脆性同时提供良好的硬度。
2、生物相容性好骨水泥是骨外科最常用的生物材料，经长期的临床应用证明具有 非常好的生物相容性，天然珊瑚的化学成分为碳酸钙，生物相容性好，在体内可降解为二氧 化碳与钙离子，天然珊瑚降解的速度为3到6个月，天然珊瑚降解后将留下网状结构的骨水 泥网架。 3、无毒骨水泥材料的聚合反应是在体外进行的，没有传统使用方法中骨水泥单体 游离进入人体，引起各种并发症的弊端。 4、骨传导特性本材料特有的微孔系统在珊瑚逐步的降解过程中形成，由于微孔的 形成速率与骨组织自然的爬行替代速率一致，珊瑚降解吸收后在骨水泥内形成微孔，骨水 泥微孔的孔径200um非常的适应骨的内向性生长，同时天然珊瑚的化学成分为碳酸钙，在 体内的降解中形成的钙离子也有利于骨的生长。 5、无抗原性骨水泥与珊瑚碳酸f丐均为无机材料，在体内不剌激机体产生免疫反 应，不产生排斥现象。 6、良好的机械加工特性珊瑚的脆性大因而不宜进行精密的机械加工，骨水泥进行 增塑后强度及韧性大幅度提高，可采用各种车床、铣床、磨床对材料进行精密的机械加工。
7、增塑后的材料可制备成各种特殊的形状以适应临床的应用，如制成圆柱状、螺 栓状用于椎间植骨融合，可加工成人工椎体等。 8、在医学各领域应用广泛其制成的成品可在骨科、口腔、眼科及整形外科中应用， 特别在有强度需求的椎间融合器、人工椎体、胫骨平台骨折负重面的重建，而且由于高强度 网状增塑材料的存在有可能在材料内预制锣钉孔的基础上用于对人工珊瑚骨移植材料的 固定，大大的增进了高强度增塑珊瑚人工骨的应用范围。 9、产品的使用方便，不需要低温保存，可高温消毒或采用高能辐射消毒。 本发明采用了滨珊瑚和丙烯酸类骨水泥PMMA制备高强度增塑珊瑚人工骨方法的
特性 1、工艺简洁制造设备的投入少，制造的过程容易控制，产品质量的均一性好。
2、高速离心法对高强度增塑珊瑚人工骨的充填方法与现有技术的填充方法比较。 此为原创发明，目前国内外没有同类技术。 3、环保性好生产过程中无毒副产品生成，无废水、废渣等产生，生产时的能耗低。
权利要求
一种高强度增塑珊瑚人工骨，原材料包括天然珊瑚块、骨水泥和辅料，其特征在于所述天然珊瑚块为滨珊瑚，所述骨水泥为丙烯酸类骨水泥。
2. 根据权利要求1所述的高强度增塑珊瑚人工骨，其特征在于所述滨珊瑚的微孔直径为200-500um。
3. —种制作如权利要求1或2所述高强度增塑珊瑚人工骨的制备方法，包括工艺步骤原料准备、填充、机械加工成型和成品验收；其特征在于所述工艺步骤填充，是将原材料 放置在离心机内进行高速离心处理，在高速离心力的作用下，用骨水泥对天然珊瑚块进行微孔充填，所述高速离心处理在25 28t:的室温下进行，时间为2 8分钟。
4. 根据权利要求3所述的高强度增塑珊瑚人工骨的制备方法，其特征在于所述高速 离心处理的离心力，根据天然珊瑚块的尺寸大小调控在1 10g之间。
全文摘要
本发明公开了一种高强度增塑珊瑚人工骨及其制备方法，所述人工骨的原材料包括天然珊瑚块、骨水泥和辅料，天然珊瑚块为滨珊瑚，其微孔直径为200-500um，骨水泥为丙烯酸类骨水泥；所述人工骨制备方法包括工艺步骤原料准备、填充、成型干燥和成品验收，工艺步骤填充，是将原材料放置在离心机内进行高速离心处理，在高速离心力的作用下，用骨水泥对天然珊瑚块进行微孔充填，所述高速离心处理在25～28℃的室温下进行，时间为2～8分钟。所述高速离心处理的离心力，根据天然珊瑚块的尺寸大小调控在1～10g之间。本发明在医学各领域应用广泛，工艺简单易行，生产过程中利于环保。本发明的制备方法适合制造珊瑚人工骨的生产企业使用。
文档编号A61L27/56GK101766844SQ20091022672
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者孟志斌 申请人:湖南康胜生物材料科技有限公司;孟志斌
技术领域：
本发明涉及一种医用人造骨及其制备技术，特别是涉及一种能够显著提高医用人
造骨强度的、在生产过程中能够显著降地低制作周期和成本的、生产排放符合环保要求的 高强度增塑珊瑚人工骨及其制备方法。
背景技术：
骨缺损的植骨填充，脊柱及关节的融合所需的植骨材料一直是骨重建与修复的重 要的研究方向。研究重点在于找出具有良好理化性质、生物学特性的生物材料作为骨移植 材料。先后有多种材料用于骨缺损的修复，如同种异体骨、异种异体骨、异体煅烧骨等，取得 了一定的治疗效果。但传统的同种异体骨、异种异体骨的免疫原性问题仍未得到有效克服， 在临床应用中发现与自体骨移植比较差异太大，临床应用效果不理想。 人工合成材料如羟基磷灰石、磷酸钙类物质、磷酸三钙TCP，由于目前工艺及技术 的限制，其机械强度达不到要求，同时该类人工材料无孔或孔径小，孔道间的盲孔多或孔隙 率变异大，孔隙交通达不到骨组织内向生长的结构要求。1971年人们发现珊瑚具有与人骨 相似的孔隙结构，并且有良好的生物相容性，开始应用原始珊瑚羟基磷灰石作为骨移植材 料，但临床应用发现机械强度达不到要求，脆性大，进行精密加工困难，影响成骨，特别是在 需要一定力学支撑的部位进行应用时受到明显的限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种强度高、生物相容性好、骨传 导特性好、无抗原性和具有良好的成型和机械加工特性的高强度增塑珊瑚人工骨及其制备 方法。 本发明的目的通过下述技术方案予以实现所述人造骨的原材料包括天然珊瑚
块、骨水泥和辅料，所述天然珊瑚块为滨珊瑚，所述骨水泥为丙烯酸类骨水泥。 所述滨珊瑚的微孔直径为200-500um。 制作上述高强度增塑珊瑚人工骨的制备方法包括工艺步骤原料准备、填充、成型 干燥和成品验收；所述工艺步骤填充，是将原材料放置在离心机内进行高速离心处理，在高 速离心力的作用下，用骨水泥对天然珊瑚块进行微孔充填，所述高速离心处理在25 28°C 的室温下进行，时间为2 8分钟。 所述高速离心处理的离心力，根据天然珊瑚块的尺寸大小调控在1 10g之间。控 在1 10g之间。 与现有技术相比，本发明具有以下优点在医学各领域应用广泛，工艺简单易行， 生产过程中利于环保。本发明的制备方法适合制造珊瑚人工骨的生产企业使用。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明
3
本发明所述的人造骨 主要原材料包括天然珊瑚块、骨水泥和辅料，所述天然珊瑚块为滨珊瑚，所述骨水 泥为丙烯酸类骨水泥。 所述滨珊瑚的微孔直径为200-500um。 制作上述高强度增塑珊瑚人工骨的制备方法 包括工艺步骤原料准备、填充、成型干燥和成品验收；所述工艺步骤填充，是将原 材料放置在离心机内进行高速离心处理，在高速离心力的作用下，用骨水泥对天然珊瑚块 进行微孔充填，所述高速离心处理在25 28t:的室温下进行，时间为2 8分钟。
所述高速离心处理的离心力，根据天然珊瑚块的尺寸大小调控在1 10g之间。控 在1 10g之间。 所述滨珊瑚，主要产地为中国的海南、中国的台湾、日本、地中海、非洲海岸、红海、 马来西亚、西印度群岛、太平洋等地区。滨珊瑚属于有机珍宝，三方晶体结构，主要成分有碳 酸钙或介壳素，硬度3，比重2. 68，折射率1. 49_1. 66，光泽暗淡至玻璃般。由称为珊瑚 虫的海洋动物骨骼遗物形成。这些微生物以群居的方式生存，形成分枝结构，最终形成珊瑚 礁和环礁，这些珊瑚"树枝"通常具有独特的条纹或木纹结构。滨珊瑚为一种特殊的珊瑚， 主要分布在热带海洋，主要成分为碳酸钙，其结构为块状的多孔结构，与分支状的鹿角珊瑚 不同，它不含介壳素，独特的多孔结构使该类珊瑚被称为类骨珊瑚。
在本实施例中，丙烯酸类骨水泥为PMMA。 采用直径200-500um微孔的天然珊瑚，在高速离心力环境下使其微孔内均匀充填 丙烯酸类骨水泥，它能够改善人工骨的力学特性，使人工骨在耐压，碎性，机械加工性能得 到大的改善，同时具备骨移植材料的支撑，支架及骨传导能力。 本发明制备方法的特点为在室温条件下进行，通过骨水泥PMMA在天然珊瑚孔道 内的渗透，使孔道内充填增塑剂PMMA与珊瑚天然独特的相互连通，尺寸均匀的孔道使固化 前流体状增塑剂达到均匀完全填充的目的，流体状的增塑剂PMMA固化后形成良好的网架 结构，并具有耐压、一定的弹性与韧性的高强度网架增塑材料复合后能改善珊瑚人工骨的 机械强度。 用骨水泥单体粉剂甲基炳烯酸甲酯_苯乙烯共聚物mmA/S及聚合反应弓|发剂过氧 化二苯甲酰BPO，引发聚合剂含量越高，固化时间越短。液体中含单体LMMA及阻聚剂，防止 单体在保存过程中发生聚合反应，促进剂DMP加速聚合反应。引发剂与单体粉剂2 : l混 合，均匀快速搅拌，在高度流动性的面糊期与天然珊瑚混合，在高速离心机内以1 IOG进 行离心，使珊瑚的孔道内均匀的充填骨水泥。
在工艺步骤充填采用高速离心法，具有下述优点 1、充填速度快，在2 8分钟内完成对珊瑚的骨水泥充填，因为在25 28。C的室 温下，骨水泥的凝固分为四期，出丝时间为2 6分钟，成团时间为4 9分钟，固定时间为 10 15分钟，骨水泥的流动期只有2 6分钟的时间，成团期后骨水泥丧失流动的功能，不 能对珊瑚200um直径的微孔进行充填。 2、离心力可根具珊瑚块的尺寸大小进行选择调控，从而完成对大尺寸珊瑚的骨水 泥充填。 3、离心法对珊瑚进行骨水泥充填非常均匀，由于珊瑚人工骨天然的独有孔隙，没有盲管，液状的骨水泥可对珊瑚骨进行有效填充，使珊瑚内孔道内完全的充填骨水泥。
4、离心法骨水泥的强度最高，因为在离心条件下骨水泥中存在的汽泡最小，因为 手工搅拌后骨水泥的空隙率为9 % 27 % ，真空搅拌为1 % ，而使用离心法气孔率< 1 % 。离 心法的密度最高，因此强度也最高。 本发明采用了滨珊瑚和丙烯酸类骨水泥PMMA的高强度增塑珊瑚人工骨的特性
1、强度高单纯的天然珊瑚质坚硬，脆性大，机械强度差.骨水泥为高分子塑料的 一种，具有塑料所具备的韧性，与珊瑚结合后能对抗材料的脆性同时提供良好的硬度。
2、生物相容性好骨水泥是骨外科最常用的生物材料，经长期的临床应用证明具有 非常好的生物相容性，天然珊瑚的化学成分为碳酸钙，生物相容性好，在体内可降解为二氧 化碳与钙离子，天然珊瑚降解的速度为3到6个月，天然珊瑚降解后将留下网状结构的骨水 泥网架。 3、无毒骨水泥材料的聚合反应是在体外进行的，没有传统使用方法中骨水泥单体 游离进入人体，引起各种并发症的弊端。 4、骨传导特性本材料特有的微孔系统在珊瑚逐步的降解过程中形成，由于微孔的 形成速率与骨组织自然的爬行替代速率一致，珊瑚降解吸收后在骨水泥内形成微孔，骨水 泥微孔的孔径200um非常的适应骨的内向性生长，同时天然珊瑚的化学成分为碳酸钙，在 体内的降解中形成的钙离子也有利于骨的生长。 5、无抗原性骨水泥与珊瑚碳酸f丐均为无机材料，在体内不剌激机体产生免疫反 应，不产生排斥现象。 6、良好的机械加工特性珊瑚的脆性大因而不宜进行精密的机械加工，骨水泥进行 增塑后强度及韧性大幅度提高，可采用各种车床、铣床、磨床对材料进行精密的机械加工。
7、增塑后的材料可制备成各种特殊的形状以适应临床的应用，如制成圆柱状、螺 栓状用于椎间植骨融合，可加工成人工椎体等。 8、在医学各领域应用广泛其制成的成品可在骨科、口腔、眼科及整形外科中应用， 特别在有强度需求的椎间融合器、人工椎体、胫骨平台骨折负重面的重建，而且由于高强度 网状增塑材料的存在有可能在材料内预制锣钉孔的基础上用于对人工珊瑚骨移植材料的 固定，大大的增进了高强度增塑珊瑚人工骨的应用范围。 9、产品的使用方便，不需要低温保存，可高温消毒或采用高能辐射消毒。 本发明采用了滨珊瑚和丙烯酸类骨水泥PMMA制备高强度增塑珊瑚人工骨方法的
特性 1、工艺简洁制造设备的投入少，制造的过程容易控制，产品质量的均一性好。
2、高速离心法对高强度增塑珊瑚人工骨的充填方法与现有技术的填充方法比较。 此为原创发明，目前国内外没有同类技术。 3、环保性好生产过程中无毒副产品生成，无废水、废渣等产生，生产时的能耗低。
权利要求
一种高强度增塑珊瑚人工骨，原材料包括天然珊瑚块、骨水泥和辅料，其特征在于所述天然珊瑚块为滨珊瑚，所述骨水泥为丙烯酸类骨水泥。
2. 根据权利要求1所述的高强度增塑珊瑚人工骨，其特征在于所述滨珊瑚的微孔直径为200-500um。
3. —种制作如权利要求1或2所述高强度增塑珊瑚人工骨的制备方法，包括工艺步骤原料准备、填充、机械加工成型和成品验收；其特征在于所述工艺步骤填充，是将原材料 放置在离心机内进行高速离心处理，在高速离心力的作用下，用骨水泥对天然珊瑚块进行微孔充填，所述高速离心处理在25 28t:的室温下进行，时间为2 8分钟。
4. 根据权利要求3所述的高强度增塑珊瑚人工骨的制备方法，其特征在于所述高速 离心处理的离心力，根据天然珊瑚块的尺寸大小调控在1 10g之间。
全文摘要
本发明公开了一种高强度增塑珊瑚人工骨及其制备方法，所述人工骨的原材料包括天然珊瑚块、骨水泥和辅料，天然珊瑚块为滨珊瑚，其微孔直径为200-500um，骨水泥为丙烯酸类骨水泥；所述人工骨制备方法包括工艺步骤原料准备、填充、成型干燥和成品验收，工艺步骤填充，是将原材料放置在离心机内进行高速离心处理，在高速离心力的作用下，用骨水泥对天然珊瑚块进行微孔充填，所述高速离心处理在25～28℃的室温下进行，时间为2～8分钟。所述高速离心处理的离心力，根据天然珊瑚块的尺寸大小调控在1～10g之间。本发明在医学各领域应用广泛，工艺简单易行，生产过程中利于环保。本发明的制备方法适合制造珊瑚人工骨的生产企业使用。
文档编号A61L27/56GK101766844SQ20091022672
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者孟志斌 申请人:湖南康胜生物材料科技有限公司;孟志斌
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