專利名稱：Hap/hdpe復(fù)合人工聽小骨及其制備方法
HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人工聽小骨及其制備方法，特別是HAP/HDPE 復(fù)合人工聽小骨及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來大量耳病患者需要人工聽小骨來進(jìn)行聽骨重建術(shù)。長(zhǎng) 期以來，為尋求理想的人工聽小骨展開了大量的工作。迄今為止，已有人 嘗試用自體骨、異體骨、高分子、金屬、陶瓷等材料制備人工聽小骨，但 都存在各自的缺陷，如自體皮質(zhì)聽小骨常被吸收，異體聽小骨材料來源有 限，且存在排斥反應(yīng)，高分子、金屬、陶瓷等人工材料制成的人工聽小骨 遠(yuǎn)期效果欠佳。目前臨床應(yīng)用的大多為國外進(jìn)口的由羥基塑料制備的人工 聽小骨，該材料具有一定的生物相容性，然而仍存在許多不足之處，如不 具有骨誘導(dǎo)性和骨傳導(dǎo)性，聽小骨移位脫出等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及的HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨是由高密度聚乙烯(high density polyethelene, HDPE)禾口羥基磷灰石(hyd皿yapatite， HAP)復(fù) 合的高分子基納米復(fù)合材料制備而成。高密度聚乙烯(HDPE)是一種對(duì)生 物無毒性的有機(jī)高分子材料，己獲得美國FDA (食品與衛(wèi)生局)批準(zhǔn)用于 人體，它不僅具有良好生物相容性，力學(xué)性能與人體骨相匹配，而且具有 耐紫外線輻射、耐化學(xué)腐蝕、摩擦系數(shù)低及抗沖擊等優(yōu)異性能，并可根據(jù) 需要通過注射成型方法能夠制備出復(fù)雜形狀的材料。其原料來源廣泛且能 批量生產(chǎn)，是一種理想的高分子骨替代材料。羥基磷灰石是人體骨組織的 組成成分，具有優(yōu)良的生物相容性和生物活性，將HDPE與HAP有機(jī)結(jié)合起 來制備人工聽小骨，它將不僅具有良好生物相容性和生物活性，而且具有 一定的生物力學(xué)性能，可達(dá)到皮質(zhì)骨的力學(xué)性能。使用該材料制備人工聽 小骨可以解決其他人工聽小骨存在的生物不相容性、不具有骨誘導(dǎo)性和骨 傳導(dǎo)性與聽小骨移位脫出等問題。
HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨由聽盤和聽柱組成，聽盤和聽柱為一體式， 聽盤和聽柱的材料均為HDPE/HAP高分子基納米復(fù)合材料構(gòu)成，其中HAP質(zhì) 量百分含量為0 40%，其余為HDPE， HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨制備方法
包括如下步驟
(1) 熔融擠出
將HAP/HDPE復(fù)合粉末直接加入混煉機(jī)中進(jìn)行混煉?；鞜挏囟葹?60 22(TC，將注射機(jī)升溫至160 220°C，將混煉后的HAP-HDPE復(fù)合粉末加入 擠出機(jī)料筒中，在160 22(TC， 30_60r/rain的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行擠出，制成預(yù) 定聽小骨結(jié)構(gòu)。擠出物可直接進(jìn)入聽小骨模具制成聽小骨結(jié)構(gòu)，也可通過 機(jī)加工加工成聽小骨結(jié)構(gòu)。
(2) 模壓燒結(jié)一機(jī)加工
將混合均勻的粉末模壓成坯體，在220°C燒結(jié)，然后降溫至室溫，再 通過機(jī)加工制成預(yù)定聽小骨結(jié)構(gòu)。
(3) 固相擠出
將混合均勻的粉末壓制成壓坯，在220。C燒結(jié)30分鐘 2小時(shí)后，降 溫至130 160QC，在5—30MPa的擠出壓力下進(jìn)行擠出，并保壓冷卻至室溫， 制成預(yù)定聽小骨結(jié)構(gòu)，擠出物可直接進(jìn)入聽小骨模具制成聽小骨結(jié)構(gòu)，也 可通過機(jī)加工加工成聽小骨結(jié)構(gòu)。
HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 本HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨采用羥基磷灰石與高密度聚乙烯相 復(fù)合，具有良好的生物相容性，無不良反應(yīng)，不膨出，不被吸收，具有長(zhǎng) 期穩(wěn)定性，并提高了材料的骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)的雙重特性。
(2) 本HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，適于批量生產(chǎn)。


圖1: 90度偏心圓頭HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨結(jié)構(gòu)圖2: 90度偏心圓頭HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨結(jié)構(gòu)的A-A剖視圖3: 90度圓頭HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨結(jié)構(gòu)圖4: 90度圓頭HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨結(jié)構(gòu)的A-A剖視圖5:長(zhǎng)方型頭HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨結(jié)構(gòu)圖6:長(zhǎng)方型頭HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨結(jié)構(gòu)的A-A剖視圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 本發(fā)明HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨制備技術(shù)可由以下方案實(shí)現(xiàn)
實(shí)施例1:
① 將分析純Ca (N03),(或CaCl2)和(腿4),4 (或H3P04)分別溶于 去離子水中，配成溶液，并以摩爾比5: 3的比例在500—2000轉(zhuǎn)/min的 轉(zhuǎn)速下混合，并用NaOH或N仏O)調(diào)節(jié)溶液的pH值在7. 4 12范圍，攪拌 2 16小時(shí)后，老化1 3天。得到沉淀物進(jìn)行過濾，并在30(TC 90(TC下 燒結(jié)5 10h制備HAP納米顆粒。
② 將制備好的HAP納米顆粒與HDPE以質(zhì)量百分含量比HAP:HDPE二5: 95直接在機(jī)械攪拌器中進(jìn)行混合得到HAP/HDPE混合粉末；
③ 將HAP/HDPE復(fù)合粉末直接加入混煉機(jī)中進(jìn)行混煉?；鞜挏囟葹?60 220°C，將注射機(jī)升溫至160 220°C，將混煉后的HAP-HDPE復(fù)合粉末加入 擠出機(jī)料筒中，在160 22(TC， 30—60r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行擠出，制成預(yù) 定聽小骨結(jié)構(gòu)。擠出物可直接進(jìn)入聽小骨模具制成聽小骨結(jié)構(gòu)，也可通過 機(jī)加工加工成聽小骨結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2:
① 所用主要原料為金屬C a (分析純)、無水乙醇(分析純)、磷酸(化學(xué) 純)。將金屬C a投入加熱的乙醇中，通氮?dú)?，不停攪?h。將反應(yīng)物放入 冰浴中急冷，制得C a (OE t)2溶液。根據(jù)C a/P=l 67，配制磷酸乙醇 液。向溫度低于l(TC的C a (0 E t )2溶液中慢慢滴加磷酸乙醇液，反應(yīng) 生成AC P。其反應(yīng)式為
Ca+2EtOHN2Ca(OEt )2+H2 t IOC a (0 E t )2+6H3P 0 4+2 H20E t OH = C al0(PO4)6(OH)2i+20E t OH 待充分反應(yīng)后，通氮?dú)怅惛?、攪?4h。將含有白色凝膠物的溶液進(jìn)行分 離,沉淀物凍干。待乙醇基本揮發(fā)完畢后，在IO(TC的烘箱內(nèi)干燥8 h ,研磨， 過篩。
② 將HAP納米顆粒與HDPE以HAP質(zhì)量百分含量比HAP:HDPE = 10: 90 混合，經(jīng)過熔煉使納米材料分散于HDPE基體中制得HAP/HDPE混合粉末。
③ 將混合均勻的粉末模壓成坯體，在220°C燒結(jié)，然后降溫至室溫， 再通過機(jī)加工制成預(yù)定聽小骨結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例3: ,
①將分析純Ca (N03) 2 (或CaCl2)和(麗4),4 (或H3P04)分別溶于
去離子水中，配成溶液，并以摩爾比5: 3的比例在500—2000轉(zhuǎn)/min的 轉(zhuǎn)速下混合，并用NaOH或NH40H調(diào)節(jié)溶液的pH值在7. 4 12范圍，攪拌0 16小時(shí)后，老化0 3天。再將得到的沉淀物放入高壓釜中，在150 250°C、 0 300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下處理2 — 10小時(shí)，再經(jīng)清洗、過濾、干燥得到羥 基磷灰石納米顆粒。
② 把HDPE溶解于十氫萘溶劑中，然后加入HAP納米粒子，使HAP納米 顆粒與HDPE以質(zhì)量百分含量比HAP:HDPE = 20: 80，充分?jǐn)嚢枞芤菏沽Ｗ?在溶液中分散混合均勻，除去溶劑制得HAP/HDPE混合粉末。
③ 將混合均勻的粉末模壓成坯體，在220°C燒結(jié)，然后降溫至室溫， 再通過機(jī)加工制成預(yù)定聽小骨結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例4:
① 先將HDPE粉末放入行星磨中在液氮存在下進(jìn)行2 10小時(shí)球磨，然 后對(duì)HDPE表面進(jìn)行枝接改性，包括光輻射法、刻蝕法、強(qiáng)氧化劑氧化法， 將-COOH、 -NH2、 -OH等功能團(tuán)枝接到HDPE表面。然后對(duì)表面枝接改性后的 HDPE進(jìn)行清洗，過濾，干燥。取適量分析純Ca(N03)2、 (NH4)2HP04、 NaCl、 NaHC03，也可以是CaCL、 H3P04NaCl、 Na跳，配成礦化液，用HC1與NaOH 或NH3'H,0調(diào)節(jié)pH為7.4 12。保持溫度在37 60°C ，在磁力攪拌、機(jī)械 攪拌或超聲波攪拌的情況下將表面處理后的HDPE浸入礦化液中進(jìn)行HAP原 位礦化生長(zhǎng)，2小時(shí) 10天后將礦化液濾掉，并對(duì)濾上物進(jìn)行清洗，過濾， 干燥，即得質(zhì)量百分含量比HAP:HDPE二30: 70的HAP/HDPE復(fù)合粉末。
② 將混合均勻的磁末壓制成壓坯，在220。C燒結(jié)30分鐘 2小時(shí)后， 降溫至130 160°C，在5 — 30MPa的擠出壓力下進(jìn)行擠出，并保壓冷卻至室 溫，制成預(yù)定聽小骨結(jié)構(gòu)，擠出物可直接進(jìn)入聽小骨模具制成聽小骨結(jié)構(gòu)， 也可通過機(jī)加工加工成聽小骨結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例5:
將注射機(jī)升溫至160 220°C，將HDPE加入擠出機(jī)料筒中，在160 220 °C， 30 — 60r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行擠出，制成預(yù)定聽小骨結(jié)構(gòu)。擠出物可直 接進(jìn)入聽小骨模具制成聽小骨結(jié)構(gòu)，也可通過機(jī)加工加工成聽小骨結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述方法制備的人工聽小骨，為90度偏心圓頭、90度圓頭結(jié)構(gòu) 或長(zhǎng)方型頭。
90度偏心圓頭可以穩(wěn)定的與鼓膜接觸，套管狀桿可與蹬骨頭牢固連接 尺寸聽盤半徑R=2. 5 4. 0mra，孔半徑r二0 1. 17 mm，聽盤厚度a=0. 5 2. 0咖，聽柱外半徑d二2. 5 3. 5 mm，偏心率hl二0 2. Omm，偏心率h2二0
2. Omm，聽柱長(zhǎng)度L=3. 5 9. 0 mm，弧半徑el= 0 1. 5 mm， 弧半徑e2二5. 0 8.0隨。
90度圓頭可以與鼓膜穩(wěn)定接觸，套管狀桿可與蹬骨頭牢固連接尺寸為-聽盤半徑R二2. 5 4. 0隨，孔半徑r二0 1. 17隨，聽盤厚度a二O. 5 2. 0 mm， 聽柱外半徑d二2. 5 3. 5 mm，聽柱長(zhǎng)度L=3. 5 9. 0 mm， 弧半徑e2=5. 0 8.0 mm。
長(zhǎng)方型頭放置于錘骨旁的鼓膜較穩(wěn)定，帶角度的桿適合于不同的解剖 需要。尺寸為聽盤半徑R:2.5 4.0mra，孔半徑r=0 l. 17隨，聽盤厚 度a=0. 5 2. 0 mm, 聽盤厚度b二O. 5-2. 0咖(a 2b)，聽柱外半徑d二2. 5
3. 5mm，聽柱長(zhǎng)度L=3. 5 9. 0 mm，聽盤寬度c=2. 5 4. 0 mm，聽盤寬 度f=2. 5 4. 0 mm (c^f) 6=75。 900。
權(quán)利要求
1.一種HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨，其特征在于組成人工聽小骨的聽盤和聽柱的材料均為HDPE/HAP高分子基納米復(fù)合材料，其中HAP質(zhì)量百分含量為0～40％。
2. —種制備人工聽小骨的方法，其特征在于用下述熔融擠出法將 HAP/HDPE復(fù)合粉末進(jìn)行混煉，混煉溫度為160 22CTC，將注射機(jī)升溫至 160 220°C，將混煉后的HAP/HDPE復(fù)合粉末加入擠出機(jī)料筒中，在160 22(TC， 30—60r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行擠出，制成預(yù)定聽小骨結(jié)構(gòu)，擠出物直 接進(jìn)入聽小骨模具制成聽小骨結(jié)構(gòu)或通過機(jī)加工加工成聽小骨結(jié)構(gòu)。
3. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工聽小骨的制備方法，其特征在于用模 壓燒結(jié)一機(jī)加工法生產(chǎn)將混合均勻的粉末模壓成坯體，在220°C燒結(jié)， 然后降溫至室溫，再通過機(jī)加工制成預(yù)定聽小骨結(jié)構(gòu)。
4. 一種制備人工聽小骨的方法，其特征在于采用下述固相擠出法 將混合均勻的粉末壓制成壓坯，在22(A:燒結(jié)30分鐘 2小時(shí)后，降溫至130 160°C，在5—30MPa的擠出壓力下進(jìn)行擠出，并保壓冷卻至室溫， 制成預(yù)定聽小骨結(jié)構(gòu)，擠出物直接進(jìn)入聽小骨模具制成聽小骨結(jié)構(gòu)或者通 過機(jī)加工加工成聽小骨結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2、 3或4所述的人工聽小骨制備方法，其特征在于 人工聽小骨結(jié)構(gòu)為90度偏心圓頭結(jié)構(gòu)，其中聽盤半徑R=2.5 4.0ram，孔 半徑r二0 1. 17 mm，聽盤厚度a=0. 5 2. 0 mm，聽柱外半徑d=2. 5 3. 5 mm， 偏心率hl二0 2. Otnra，偏心率h2=0 2. Omm，聽柱長(zhǎng)度L=3. 5 9. 0 mm，弧 半徑el二 0 1.5 mm，弧半徑e2二5. 0 8. 0 mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2、 3或4所述的人工聽小骨制備方法，其特征在于 人工聽小骨結(jié)構(gòu)為90度圓頭結(jié)構(gòu)，其中聽盤半徑R=2. 5 4. 0 mm，孔半徑 r二0 L 17 mm，聽盤厚度a=0. 5 2. 0 mm，聽柱外半徑d=2. 5 3. 5 mm， 聽柱長(zhǎng)度L二3. 5 9. 0 mm，弧半徑e2=5. 0 8. 0 mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2、 3或4所述的人工聽小骨制備方法，其特征在于 人工聽小骨結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方型頭結(jié)構(gòu)，其中聽盤半徑R二2.5 4.0 ram，孔半徑 r=0 l. 17 mm，聽盤厚度a=0. 5 2. 0 mm，聽盤厚度b=0. 5-2. 0 mra ，聽 柱外半徑d二2. 5 3. 5mm，聽柱長(zhǎng)度L:3. 5 9. 0 mm，聽盤寬度c:2. 5 4. 0 mm，聽盤寬度f=2. 5 4. 0 mm e:750 900， a 2b， c^f 。
全文摘要
一種HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨及其制備方法，本發(fā)明是由聽盤和聽柱組成，聽盤和聽柱的材料均為HAP質(zhì)量百分含量為0～40％的HAP/HDPE高分子基納米復(fù)合材料構(gòu)成，其制備工藝為HAP粉末制備-HAP/HDPE復(fù)合粉末的制備-人工聽小骨制備。HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨具有良好的生物相容性，無不良反應(yīng)，不膨出，不被吸收，長(zhǎng)期穩(wěn)性，并提高了材料的骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)的雙重特性，HAP/HDPE復(fù)合人工聽小骨結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，適合批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)A61F2/18GK101108259SQ20061003198
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月19日
發(fā)明者周科朝, 李志友, 黃蘇萍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)