技术领域
[0001] 本
发明涉及材料这一技术领域，特别涉及到添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的制备方法。
背景技术
[0002] 随着社会文明进步、经济发展和生活
水平日益提高，人类对自身的医疗康复格外重视。与此同时，社会人口剧增，交通工具大量涌现，
疾病、
自然灾害、交通事故、运动创伤和工伤等的频繁发生等，造成人们意外伤害剧增，换手术年增长率高达30％，每年新增加的300万骨损伤患者需要大量
骨修复及骨替换材料，即使只有50％的病人能承受
治疗费用的话，其市场销售额可达300亿/年(治疗费以每例2万人民币计)。为此要提供大量优质的生物医用材料及器件以供临床诊治的需要，目前可降解材料的市场份额约占所有材料类医疗产品市场的12％。预计到明年，可降解材料市场产值能够翻番，并保持12％以上的速度增长，中国生物医用材料市场将持续稳定增长20年以上。因此，发展用于人体组织和器官修复的生物医用材料具有重大经济和社会效益。本发明制备而成的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料，其材质均匀、无细胞毒性、硬度高强度大，具有较好的应用前景。
发明内容
[0003] 为解决上述技术问题，本发明公开了添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的制备方法，该工艺将几丁质、海藻糖、葡聚糖、羟丙基甲基
纤维素等进行加压反应，添加
润滑剂和消泡剂制作材料的有机组份，然后利用球磨工艺将羟
磷灰石、
磷酸二
钙、方解石、
二氧化
硅等原材料混合物进行
研磨、干燥、活化、过筛分选，制备陶瓷母料，进一步将上述有机组份和陶瓷母料进行逐级递进
烧结，最后利用双螺杆挤出技术进行
造粒、
真空脱水、塑型、高压
蒸汽灭菌等步骤制备得到添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料。制备而成的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料，其材质均匀、无细胞毒性、硬度高强度大，具有较好的应用前景。
[0004] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005] 添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006] (1)将几丁质1-3份、海藻糖3-5份、葡聚糖1-3份、羟丙基甲基
纤维素4-6份、混合注入
马弗炉中进行加压反应，反应
温度为105℃，压强设置为8MPa,持续反应5h，然后加入润滑剂1-3份、消泡剂1-2份，持续搅拌50min，快速降压至常压，保温备用；
[0007] (2)将羟磷灰石3-6份、磷酸二钙2-7份、方解石5-8份、
二氧化硅4-10份混合，球磨20-24小时，然后在电热真空干燥箱中70-80℃温度下连续干燥，完全干燥后在惰性气体气流中过筛，密封备用；
[0008] (3)将步骤(1)的反应物和步骤(2)的过筛物注入真空烧结炉内进行三步法烧结，第一步烧结以10℃/min的升温速度至100-110℃保温，保温30min，第二步烧结以5℃/min的升温速度升温至130-135℃,保温30min，第三步烧结控制温度为150-160℃，保温12-18h；
[0009] (4)将步骤(3)中的反应浆料注入双螺杆
挤出机挤压，得到母料；
[0010] (5)将步骤(4)中的母料经真空脱水、塑型、高压蒸汽灭菌、65℃干燥、
包装即得成品。
[0011] 优选地，所述步骤(1)中的润滑剂为乙二醇、聚乙二醇、硅油、丙三醇中的一种或几种。
[0012] 优选地，所述步骤(1)中的消泡剂为十八醇
硬脂酸酯和硬脂酸三
乙醇胺
质量比1:1
混合液。
[0013] 优选地，所述步骤(2)中的惰性气体为氩气。
[0014] 优选地，所述步骤(2)中的过筛孔径为7000目。
[0015] 优选地，所述步骤(4)中双
螺杆挤出机螺杆温度为180-200℃，转速为500-700转/分钟。
[0016] 优选地，所述步骤(5)中的真空表参数为1min内升高至450mmHg，脱水时间为90sec。
[0017] 优选地，所述步骤(5)中的高压蒸汽灭菌参数为压
力103.4kPa，温度121.3℃，灭菌时间为20min。
[0018] 本发明与
现有技术相比，其有益效果为：
[0019] (1)本发明的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的制备方法将几丁质、海藻糖、葡聚糖、羟丙基甲基纤维素等进行加压反应，添加润滑剂和消泡剂制作材料的有机组份，然后利用球磨工艺将羟磷灰石、磷酸二钙、方解石、二氧化硅等原材料混合物进行研磨、干燥、活化、过筛分选，制备陶瓷母料，进一步将上述有机组份和陶瓷母料进行逐级递进烧结，最后利用双螺杆挤出技术进行造粒、真空脱水、塑型、高压蒸汽灭菌等步骤制备得到添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料。制备而成的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料，其材质均匀、无细胞毒性、硬度高强度大，具有较好的应用前景。
[0020] (2)本发明的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
[0021] 下面结合具体
实施例对发明的技术方案进行详细说明。
[0022] 实施例1
[0023] (1)将几丁质1份、海藻糖3份、葡聚糖1份、羟丙基甲基纤维素4份、混合注入马弗炉中进行加压反应，反应温度为105℃，压强设置为8MPa,持续反应5h，然后加入乙二醇1份、消泡剂1份，持续搅拌50min，快速降压至常压，保温备用，其中消泡剂为十八醇硬脂酸酯和硬脂酸三乙醇胺质量比1:1混合液；
[0024] (2)将羟磷灰石3份、磷酸二钙2份、方解石5份、二氧化硅4份混合，球磨20小时，然后在电热真空干燥箱中70-80℃温度下连续干燥，完全干燥后在氩气气流中过筛，过筛孔径为7000目，密封备用；
[0025] (3)将步骤(1)的反应物和步骤(2)的过筛物注入真空烧结炉内进行三步法烧结，第一步烧结以10℃/min的升温速度至100-110℃保温，保温30min，第二步烧结以5℃/min的升温速度升温至130-135℃,保温30min，第三步烧结控制温度为150-160℃，保温12h；
[0026] (4)将步骤(3)中的反应浆料注入
双螺杆挤出机挤压，其中双螺杆
挤出机螺杆温度为180℃，转速为500转/分钟，得到母料；
[0027] (5)将步骤(4)中的母料经真空脱水、塑型、高压蒸汽灭菌、65℃干燥、包装即得成品，其中真空表参数为1min内升高至450mmHg，脱水时间为90sec，高压蒸汽灭菌参数为压力103.4kPa，温度121.3℃，灭菌时间为20min。
[0028] 制得的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
[0029] 实施例2
[0030] (1)将几丁质1份、海藻糖4份、葡聚糖2份、羟丙基甲基纤维素4份、混合注入马弗炉中进行加压反应，反应温度为105℃，压强设置为8MPa,持续反应5h，然后加入聚乙二醇2份、消泡剂1份，持续搅拌50min，快速降压至常压，保温备用，其中消泡剂为十八醇硬脂酸酯和硬脂酸三乙醇胺质量比1:1混合液；
[0031] (2)将羟磷灰石4份、磷酸二钙3份、方解石6份、二氧化硅6份混合，球磨22小时，然后在电热真空干燥箱中70-80℃温度下连续干燥，完全干燥后在氩气气流中过筛，过筛孔径为7000目，密封备用；
[0032] (3)将步骤(1)的反应物和步骤(2)的过筛物注入真空烧结炉内进行三步法烧结，第一步烧结以10℃/min的升温速度至100-110℃保温，保温30min，第二步烧结以5℃/min的升温速度升温至130-135℃,保温30min，第三步烧结控制温度为150-160℃，保温14h；
[0033] (4)将步骤(3)中的反应浆料注入双螺杆挤出机挤压，其中双螺杆挤出机螺杆温度为190℃，转速为600转/分钟，得到母料；
[0034] (5)将步骤(4)中的母料经真空脱水、塑型、高压蒸汽灭菌、65℃干燥、包装即得成品，其中真空表参数为1min内升高至450mmHg，脱水时间为90sec，高压蒸汽灭菌参数为压力103.4kPa，温度121.3℃，灭菌时间为20min。
[0035] 制得的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
[0036] 实施例3
[0037] (1)将几丁质2份、海藻糖5份、葡聚糖2份、羟丙基甲基纤维素5份、混合注入马弗炉中进行加压反应，反应温度为105℃，压强设置为8MPa,持续反应5h，然后加入硅油2份、消泡剂2份，持续搅拌50min，快速降压至常压，保温备用，其中消泡剂为十八醇硬脂酸酯和硬脂酸三乙醇胺质量比1:1混合液；
[0038] (2)将羟磷灰石4份、磷酸二钙3份、方解石6份、二氧化硅8份混合，球磨23小时，然后在电热真空干燥箱中70-80℃温度下连续干燥，完全干燥后在氩气气流中过筛，过筛孔径为7000目，密封备用；
[0039] (3)将步骤(1)的反应物和步骤(2)的过筛物注入真空烧结炉内进行三步法烧结，第一步烧结以10℃/min的升温速度至100-110℃保温，保温30min，第二步烧结以5℃/min的升温速度升温至130-135℃,保温30min，第三步烧结控制温度为150-160℃，保温16h；
[0040] (4)将步骤(3)中的反应浆料注入双螺杆挤出机挤压，其中双螺杆挤出机螺杆温度为195℃，转速为600转/分钟，得到母料；
[0041] (5)将步骤(4)中的母料经真空脱水、塑型、高压蒸汽灭菌、65℃干燥、包装即得成品，其中真空表参数为1min内升高至450mmHg，脱水时间为90sec，高压蒸汽灭菌参数为压力103.4kPa，温度121.3℃，灭菌时间为20min。
[0042] 制得的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
[0043] 实施例4
[0044] (1)将几丁质3份、海藻糖5份、葡聚糖3份、羟丙基甲基纤维素6份、混合注入马弗炉中进行加压反应，反应温度为105℃，压强设置为8MPa,持续反应5h，然后加入丙三醇3份、消泡剂2份，持续搅拌50min，快速降压至常压，保温备用，其中消泡剂为十八醇硬脂酸酯和硬脂酸三乙醇胺质量比1:1混合液；
[0045] (2)将羟磷灰石6份、磷酸二钙7份、方解石8份、二氧化硅10份混合，球磨24小时，然后在电热真空干燥箱中70-80℃温度下连续干燥，完全干燥后在氩气气流中过筛，过筛孔径为7000目，密封备用；
[0046] (3)将步骤(1)的反应物和步骤(2)的过筛物注入真空烧结炉内进行三步法烧结，第一步烧结以10℃/min的升温速度至100-110℃保温，保温30min，第二步烧结以5℃/min的升温速度升温至130-135℃,保温30min，第三步烧结控制温度为150-160℃，保温18h；
[0047] (4)将步骤(3)中的反应浆料注入双螺杆挤出机挤压，其中双螺杆挤出机螺杆温度为200℃，转速为700转/分钟，得到母料；
[0048] (5)将步骤(4)中的母料经真空脱水、塑型、高压蒸汽灭菌、65℃干燥、包装即得成品，其中真空表参数为1min内升高至450mmHg，脱水时间为90sec，高压蒸汽灭菌参数为压力103.4kPa，温度121.3℃，灭菌时间为20min。
[0049] 制得的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
[0050] 对比例1
[0051] (1)将海藻糖3份、葡聚糖1份、羟丙基甲基纤维素4份、混合注入马弗炉中进行加压反应，反应温度为105℃，压强设置为8MPa,持续反应5h，然后加入乙二醇1份，持续搅拌50min，快速降压至常压，保温备用；
[0052] (2)将羟磷灰石3份、磷酸二钙2份、方解石5份、二氧化硅4份混合，球磨20小时，然后在电热真空干燥箱中70-80℃温度下连续干燥，完全干燥后在氩气气流中过筛，过筛孔径为7000目，密封备用；
[0053] (3)将步骤(1)的反应物和步骤(2)的过筛物注入真空烧结炉内进行三步法烧结，第一步烧结以10℃/min的升温速度至100-110℃保温，保温30min，第二步烧结以5℃/min的升温速度升温至130-135℃,保温30min，第三步烧结控制温度为150-160℃，保温12h；
[0054] (4)将步骤(3)中的反应浆料注入双螺杆挤出机挤压，其中双螺杆挤出机螺杆温度为180℃，转速为500转/分钟，得到母料；
[0055] (5)将步骤(4)中的母料经真空脱水、塑型、高压蒸汽灭菌、65℃干燥、包装即得成品，其中真空表参数为1min内升高至450mmHg，脱水时间为90sec，高压蒸汽灭菌参数为压力103.4kPa，温度121.3℃，灭菌时间为20min。
[0056] 制得的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
[0057] 对比例2
[0058] (1)将几丁质3份、海藻糖5份、葡聚糖3份、羟丙基甲基纤维素6份、混合注入马弗炉中进行加压反应，反应温度为105℃，压强设置为8MPa,持续反应5h，然后加入丙三醇3份、消泡剂2份，持续搅拌50min，快速降压至常压，保温备用，其中消泡剂为十八醇硬脂酸酯和硬脂酸三乙醇胺质量比1:1混合液；
[0059] (2)将羟磷灰石6份、磷酸二钙7份、方解石8份混合，球磨24小时，然后在电热真空干燥箱中70-80℃温度下连续干燥，过筛孔径为7000目，密封备用；
[0060] (3)将步骤(1)的反应物和步骤(2)的过筛物注入真空烧结炉内进行三步法烧结，第一步烧结以10℃/min的升温速度至100-110℃保温，保温30min，第二步烧结以5℃/min的升温速度升温至130-135℃,保温30min，第三步烧结控制温度为150-160℃，保温18h；
[0061] (4)将步骤(3)中的反应浆料注入双螺杆挤出机挤压，其中双螺杆挤出机螺杆温度为200℃，转速为700转/分钟，得到母料；
[0062] (5)将步骤(4)中的母料经真空脱水、塑型、高压蒸汽灭菌、65℃干燥、包装即得成品，其中真空表参数为1min内升高至450mmHg，脱水时间为90sec，高压蒸汽灭菌参数为压力103.4kPa，温度121.3℃，灭菌时间为20min。
[0063] 制得的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
[0064] 将实施例1-4和对比例1-2的制得的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料分别进行
密度、抗弯强度、硬度、细胞毒性这几项性能测试。
[0065] 表1
[0066]
[0067]
[0068] 本发明的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料的制备方法将几丁质、海藻糖、葡聚糖、羟丙基甲基纤维素等进行加压反应，添加润滑剂和消泡剂制作材料的有机组份，然后利用球磨工艺将羟磷灰石、磷酸二钙、方解石、二氧化硅等原材料混合物进行研磨、干燥、活化、过筛分选，制备陶瓷母料，进一步将上述有机组份和陶瓷母料进行逐级递进烧结，最后利用双螺杆挤出技术进行造粒、真空脱水、塑型、高压蒸汽灭菌等步骤制备得到添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料。制备而成的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料，其材质均匀、无细胞毒性、硬度高强度大，具有较好的应用前景。本发明的添加矿物胶原蛋白的复合生物陶瓷材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
[0069] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的
专利范围，凡是利用本发明
说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
