多孔生物材料表面活化方法技術

本發明專利技術涉及一種通過覆蓋磷灰石納米結晶層來活化多孔生物材料表面以提高其表面反應性的方法。根據本發明專利技術的方法的特征在于下列步驟：a)通過將鈣鹽溶液與磷酸鹽溶液以1.3～2的Ca/P比率在0～60℃的溫度下混合來制備與骨骼礦物質相當的納米結晶磷灰石磷酸鈣，b)使步驟a)中制備的混合物在水性溶液中懸浮以制備包含80～90％水的均勻流體漿糊料，c)使多孔生物材料與步驟b)中制備的懸液接觸，和d)在低于100℃的溫度下干燥所述多孔生物材料。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及陶瓷植入物和整形假體領域。更具體地說，本專利技術涉及一種多孔生物材料表面活化方法，其通過涂覆磷灰石(apatitic)納米晶體層來提高它們的表面活性。磷鈣類(phosphocalcic)陶瓷在大約二十年前首次出現在生物材料領域。它們使得可以彌補生物移植(自體移植(亦稱自生或自體同源移植)、同種異體移植(亦稱外源或異體同源移植)和異種移植)的缺陷，同時促進骨骼再造。實際上，自體移植需要在給位進行第二外科手術；通常，它們僅僅允許小體積的填充，因為可利用的組織量少，所述組織有時質量差，特別是在老年患者中，并且它們伴有一定的發病率。同種異體移植會導致經常減少的再移植[Enneking?W.F.，Journal?of?bone?and?joint?surgery，73-A，8，1123～1141，1991]和感染風險，這造成了在一些患者中碰到的大量骨質溶解。因此，外科醫生(整形、頷面修補、塑形或牙科)通常會使用合成陶瓷，因為骨骼物質的損失需要填充。羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP)是生物材料領域兩種最廣泛使用的磷酸鈣[Li?shihong，DE?Groot?Klaas，Layrolle?Pierre，Van?Blitterswijk?Clamens，De?Wijn?Joost；Porous?ceramic?body，美國專利US6,479,418，2002]，但這兩者具有非常不同的物理-化學性質。羥基磷灰石可以被認為是可溶性最小的磷酸鈣之一，且其是一種非生物可再吸收的生物材料。因此，羥基磷灰石常用于涂覆金屬假體以增強材料的生物結合。TCP對其來說可溶性高得多，構成了被骨骼逐漸替代的可再吸收材料。然而，其再吸收率不可控制(“Bioceramics?and?their?clinical?applications”，Ed.T.Kokubo，CRC?Press，2008)。由HA和TCP的各種混合物組成的雙相陶瓷可通過所用TCP的水平來控制生物可再吸收率，由此它們已在生物材料領域獲得了巨大成功(“Bioceramics?and?their?clinical?applications”，Ed.T.Kokubo，CRC?Press，2008)。所有這些陶瓷都通過高溫燒結得到，這類材料的生物活性受限于燒結材料的低比表面積和它們的與用于粘合、增殖和細胞表達的各種蛋白質和生長因子的弱相互作用。此外，它們在化學和物理方面都與骨骼礦物質相差甚遠并具有不同性質。大多數已知的納米結晶磷灰石沉積方法使用難以工業化使用的過飽和磷酸鈣溶液，其處理時間有時要持續若干天。最廣泛使用的方法包括使用SBF(模擬體液，Simulated?Body?Fluid)(Kokubo?T，Takadama?H(2006)，How?useful?is?SBF?in?predicting?in?vivo?bone?bioactivity，Biomaterials?27，2907-2915)。還已使用更濃的溶液開發了基于相同原理的其它方法(Layrolle?P，Stigter?M，De?Groot?K，Liu?Y，Method?for?applying?a?bioactive?coating?on?a?medical?device，美國專利6,994,883，2006和Layrolle?P，de?Groot?K，de?Bruijn?J，van?Blitterswijk?C，Huipin?Y，Method?for?coating?medical?implants，美國專利6,733,503，2004，美國專利6,207,218，2001的繼續申請；以及Li?P，Wen?H?B，Hippensteel?E，Biological?agent-containing?ceramic?coating?and?method，美國專利7,087,086，2006和Li?P，Bioactive?ceramic?coating?and?method，美國專利6,569,589，2003)。此外，這些方法很少用于涂覆陶瓷孔的內部。因此，不存在能夠對燒結的多孔陶瓷表面進行生物活化的簡單快速的方法。前述專利尚未工業應用。此外，通過這些方法得到的磷灰石通常是熟化的，具有比通過本專利技術方法沉淀和沉積的磷灰石低的活性，本專利技術的方法提供了選擇熟化時間的可能性。本專利技術的目標在于提供一種方法來解決現有技術的缺陷，所述方法使得可以在低溫下在具有互連孔隙性的生物材料上沉積各種厚度的由類似于骨骼礦物質的磷酸鈣納米晶體組成的可再吸收的生物活性礦物質相。根據本發明的方法包括用生物活性磷酸鈣的懸液浸漬多孔材料，然后在精確條件下干燥。該方法能夠沉積顯著提高陶瓷的表面反應性的高反應性納米晶體，并能夠吸附能定向細胞活性的生物活性物質。該方法的主要優點是能夠活化低比表面積和反應性不高的燒結材料的表面。根據本專利技術的方法基于納米晶體的表面性能和它們在某些表面、尤其是多孔磷鈣類陶瓷的表面上固定的能力。該方法簡單有效，并不需要任何精細或昂貴的操作。如后所述，凝膠可以通過常用于工業的雙分解方法獲得。它們的組成和它們的粘度可完全已知和控制。因此，凝膠的特性(以及因此沉積的特性)完全適合于所要處理的材料的特性。該方法提供了能夠以內部方式或通過使用生物活性無機離子、活性分子或者以上兩者進行生物活化的納米結晶磷灰石的沉積物。由此，本專利技術提出一種能夠通過沉積類似于骨骼礦物質的磷灰石磷酸鈣來活化這些陶瓷的表面的方法。這種非常高的比表面積(最高達300m2/g)的沉積物可提高所述材料的表面反應性，并促進能定向細胞活性的生物活性物質的吸附。該表面處理方法能夠使陶瓷的整個表面被涂覆，尤其包括材料的互連孔的內表面。沉積的礦物質相由類似于構成骨骼礦物質的礦物質相的納米晶體組成。它們的特征在于，在表面上存在由容易和快速移動的離子構成的不穩定的高反應性水合物層。[Cazalbou?S.，“Echanges?cationiques?impliquant?des?apatites?nanocristallines?analogues?au?minéral?osseux”，INPT?Thesis，Toulouse?2000]。這些離子能夠參與許多離子交換反應，并且其中的一些在需要的情況下具有生物活性。此外，該水合物層可促進與活體的有機分子(蛋白質、生長因子等)的更好的相互作用[Midy?V.，Rey?C.，Bres?E.，Dard?M.，Basic?fibroblast?gr本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.06.18 FR 0954110;2009.06.18 US 12/487,1011.多孔生物材料表面活化方法，其中其包括下列步驟：
a)通過將鈣鹽溶液與磷酸鹽溶液以1.3～2的Ca/P比率在0～60℃的溫
度下混合來制備類似于骨骼礦物質的納米結晶磷灰石磷酸鈣，
b)將步驟a)中獲得的混合物在水溶液中制漿，以獲得包含80～98％水
的均勻流體漿糊料，
c)使多孔生物材料與步驟b)中獲得的懸液接觸，
d)在低于100℃的溫度下干燥所述多孔生物材料。
2.根據權利要求1的方法，其中對步驟a)完成時獲得的混合物通過
使其與至少一種具有生物活性和/或改性納米晶體的表面性能的化合物接
觸來進行處理以改性納米晶體的表面，所述化合物選自無機離子或者有機
分子或者它們的混合物。
3.根據權利要求1或2的方法，其中對步驟d)完成時獲得的生物材
料通過使其與至少一種具有生物活性和/或改性納米晶體的表面性能的化
合物接觸來進行表面處理，所述化合物選自無機離子或者有機分子或者它
們的混合物。
4.根據權利要求2或3的方法，其中表面處理通過與包含至少一種
離子的水溶液的離子交...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H奧特法格，S卡扎爾博，C庫姆斯，C雷伊，
申請(專利權)人：泰克尼邁德公司，國立圖盧茲工業學院，保羅塞巴蒂埃大學，
類型：發明
國別省市：