CN104446387A - 用于股骨头的氧化铝陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于股骨头的氧化铝陶瓷及其制备方法，用于股骨头的氧化铝陶瓷包括以下重量份计的原料：氧化铝100～200份、聚氨酯40～80份、甲基纤维素30～60份、聚羟基乙酸40～100份、二氧化钛50～100份、氧化钠30～70份、聚丙烯酰胺40～80份、磷酸四钙30～70份、改性剂10～40份。制备方法：氧化铝、聚氨酯、甲基纤维素、聚羟基乙酸、二氧化钛、氧化钠、聚丙烯酰胺、磷酸四钙、改性剂在乙醇中湿磨18～24h，真空干燥、筛选；干燥，混合粉末在280～300MPa条件下冷压成型；900～1500℃烧结1～2h。本发明具有良好的耐磨损性能，磨损率为0.03～0.04mm/年，甲基纤维素可以防止沉淀产生，减小磨损，延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及生物医药材料领域，尤其涉及一种用于股骨头的氧化铝陶瓷及其制备方法。
背景技术
生物医用复合材料(biomedical composite materials)是由两种或两种以上的不同材料复合而成的生物医用材料它主要用于人体组织的修复、替换和人体器官的制造。长期临床应用发现，传统医用金属材料和高分子材料不具生物活性，与组织不易牢固结合，在生理环境中或植入体内后受生理环境的影响，导致金属离子或单体释放，造成对机体的不良影响。而生物陶瓷材料虽然具有良好的化学稳定性和相容性、高的强度和耐磨、耐蚀性，但材料的抗弯强度低、脆性大，在生理环境中的疲劳与破坏强度不高，在没有补强措施的条件下，它只能应用于不承受负荷或仅承受纯压应力负荷的情况。因此，单一材料不能很好地满足临床应用的要求。利用不同性质的材料复合而成的生物医用复合材料，不仅兼具组分材料的性质，而且可以得到单组分材料不具备的新性能，为获得结构和性质类似于人体组织的生物医学材料开辟了一条广阔的途径，生物医用复合材料必将成为生物医用材料研究和发展中最为活跃的领域。
以陶瓷、玻璃作为基体材料的陶瓷基复合材料是一种具有广阔应用前景的医用材料，它是通过将晶片、晶须、颗粒、纤维等不同的增强材料引入陶瓷中而获得的一类复合材料。有文献数据显示人体骨骼中钙、磷的总含量达到了 58%，因此许多科研人员就将钙磷陶瓷当做一种骨骼移植材料来开发。早期使用的陶瓷材料在植入生命体内后不能与骨组织形成键，例如氧化铝陶瓷，到 70 年代就出现了一些具有生物亲和性的活性陶瓷。随着临床应用，生物活性陶瓷作为一种骨骼修复材料逐渐开始应用。但生物陶瓷材料本身同时具有弯曲强度较低、弹性性能较差的特点，因而单靠陶瓷材料不能满足目前医学水平的发展。但将生物活性陶瓷与其它材料进行复合后，就生成了一种同时具备各组分本身性能又增加新性能的陶瓷基生物医用复合材料。
最早出现的生物材料是医用金属材料，随着人类的进步，生物材料获得了长足的发展，现在生物材料主要包括三大类：医用金属材料(biomedicalmetallic materials)；医用高分子材料(biomedical polymers)：医用生物玻璃陶瓷。生物玻璃陶瓷由于它的良好的生物相容性和力学性能而得到人们的青睐。而且它的色泽与人类骨骼的色泽相似，不易脏化，特别适合于填补空洞，填补牙冠和遮盖牙面缺陷，使得生物玻璃陶瓷成为金属牙科材料的替代品。生物玻璃陶瓷主要包括三类：生物惰性玻璃陶瓷(bioinert ceramics)：生物可降解陶瓷(biodegradeble ceraInics)；生物活性陶瓷(bioactiveceramics)。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种用于股骨头的氧化铝陶瓷及其制备方法，氧化铝陶瓷磨损小，使用寿命长。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
用于股骨头的氧化铝陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化铝100～200份、聚氨酯40～80份、甲基纤维素30～60份、聚羟基乙酸40～100份、二氧化钛50～100份、氧化钠30～70份、聚丙烯酰胺40～80份、磷酸四钙30～70份、改性剂10～40份。
作为对本发明的进一步改进，用于股骨头的氧化铝陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化铝150份、聚氨酯60份、甲基纤维素40份、聚羟基乙酸60份、二氧化钛80份、氧化钠50份、聚丙烯酰胺60份、磷酸四钙50份、改性剂20份。
作为对本发明的进一步改进，氧化铝的粒径为20～120μm。
作为对本发明的进一步改进，改性剂为聚丙烯纤维或呋喃树脂。
本发明还提供了一种用于股骨头的氧化铝陶瓷的制备方法。
一种用于股骨头的氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：氧化铝、聚氨酯、甲基纤维素、聚羟基乙酸、二氧化钛、氧化钠、聚丙烯酰胺、磷酸四钙、改性剂在乙醇中湿磨18～24h，真空干燥、筛选；干燥，混合粉末在280～300MPa条件下冷压成型；900～1500℃烧结1～2h。
作为对本发明的进一步改进，第二次干燥温度为80～90℃，干燥时间为18～24h。
有益效果：本发明可以应用于股骨头坏死等患者的股骨头置换，具有良好的耐磨损性能，磨损率为0.03～0.04mm/年，甲基纤维素可以防止沉淀产生，减小磨损，延长使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
用于股骨头的氧化铝陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化铝150份、聚氨酯60份、甲基纤维素40份、聚羟基乙酸60份、二氧化钛80份、氧化钠50份、聚丙烯酰胺60份、磷酸四钙50份、改性剂20份。
氧化铝的粒径为70μm。
改性剂为聚丙烯纤维。
一种用于股骨头的氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：氧化铝、聚氨酯、甲基纤维素、聚羟基乙酸、二氧化钛、氧化钠、聚丙烯酰胺、磷酸四钙、改性剂在乙醇中湿磨21h，真空干燥、筛选；干燥，混合粉末在290MPa条件下冷压成型；1200℃烧结1.5h。
第二次干燥温度为85℃，干燥时间为21h。
实施例2
用于股骨头的氧化铝陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化铝100份、聚氨酯40份、甲基纤维素30份、聚羟基乙酸40份、二氧化钛50份、氧化钠30份、聚丙烯酰胺40份、磷酸四钙30份、改性剂10份。
氧化铝的粒径为20μm。
改性剂为呋喃树脂。
一种用于股骨头的氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：氧化铝、聚氨酯、甲基纤维素、聚羟基乙酸、二氧化钛、氧化钠、聚丙烯酰胺、磷酸四钙、改性剂在乙醇中湿磨18h，真空干燥、筛选；干燥，混合粉末在280MPa条件下冷压成型；900℃烧结1h。
第二次干燥温度为80℃，干燥时间为18h。
实施例3
用于股骨头的氧化铝陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化铝200份、聚氨酯80份、甲基纤维素60份、聚羟基乙酸100份、二氧化钛100份、氧化钠70份、聚丙烯酰胺80份、磷酸四钙70份、改性剂40份。
氧化铝的粒径为120μm。
改性剂为聚丙烯纤维。
一种用于股骨头的氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：氧化铝、聚氨酯、甲基纤维素、聚羟基乙酸、二氧化钛、氧化钠、聚丙烯酰胺、磷酸四钙、改性剂在乙醇中湿磨24h，真空干燥、筛选；干燥，混合粉末在300MPa条件下冷压成型；1500℃烧结2h。
第二次干燥温度为90℃，干燥时间为24h。
实施例4
用于股骨头的氧化铝陶瓷，包括以下重量份计的原料：氧化铝120份、聚氨酯50份、甲基纤维素40份、聚羟基乙酸50份、二氧化钛60份、氧化钠40份、聚丙烯酰胺50份、磷酸四钙40份、改性剂20份。
氧化铝的粒径为100μm。
改性剂为聚丙烯纤维。
一种用于股骨头的氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：氧化铝、聚氨酯、甲基纤维素、聚羟基乙酸、二氧化钛、氧化钠、聚丙烯酰胺、磷酸四钙、改性剂在乙醇中湿磨20h，真空干燥、筛选；干燥，混合粉末在285MPa条件下冷压成型；1000℃烧结1.2h。
第二次干燥温度为85℃，干燥时间为18h。
对比例1
与实施例1相同，不同在于：不加甲基纤维素。
性能测试
测定实施例和对比例的产品性能，选取20例股骨头置换患者，放射线观察5年后的磨损率。结果见表1。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | |
| 磨损率mm/年 | 0.03 | 0.04 | 0.04 | 0.03 | 0.08 |
结论：本发明氧化铝陶瓷的磨损率低，磨损率为0.03～0.04mm/年；而对比例1的磨损率为0.08mm/年，说明本发明具有良好的耐磨损性能，使用寿命长。氧化铝陶瓷长时间使用会分解产生沉淀，本发明的甲基纤维素可以防止沉淀发生，减小磨损，延长使用寿命。
Claims (6)
1.用于股骨头的氧化铝陶瓷，其特征在于，包括以下重量份计的原料：氧化铝100～200份、聚氨酯40～80份、甲基纤维素30～60份、聚羟基乙酸40～100份、二氧化钛50～100份、氧化钠30～70份、聚丙烯酰胺40～80份、磷酸四钙30～70份、改性剂10～40份。
2.根据权利要求1所述的用于股骨头的氧化铝陶瓷，其特征在于，包括以下重量份计的原料：氧化铝150份、聚氨酯60份、甲基纤维素40份、聚羟基乙酸60份、二氧化钛80份、氧化钠50份、聚丙烯酰胺60份、磷酸四钙50份、改性剂20份。
3.根据权利要求1所述的用于股骨头的氧化铝陶瓷，其特征在于，氧化铝的粒径为20～120μm。
4.根据权利要求1所述的用于股骨头的氧化铝陶瓷，其特征在于，改性剂为聚丙烯纤维或呋喃树脂。
5.基于权利要求1所述的用于股骨头的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：氧化铝、聚氨酯、甲基纤维素、聚羟基乙酸、二氧化钛、氧化钠、聚丙烯酰胺、磷酸四钙、改性剂在乙醇中湿磨18～24h，真空干燥、筛选；干燥，混合粉末在280～300MPa条件下冷压成型；900～1500℃烧结1～2h。
6.根据权利要求5所述的用于股骨头的氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，第二次干燥温度为80～90℃，干燥时间为18～24h。
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| CN104446387B (zh) | 2016-05-18 |
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