新型碳纖維人工骨的製作方法

2023-05-28 10:35:56

專利名稱：新型碳纖維人工骨的製作方法
技術領域：
本發明涉及人骨替代品領域，具體地說是涉及一種新型碳纖維人工骨。
背景技術：
本發明涉及人骨替代品領域。在日常活動中，因外傷、感染、腫瘤及先天性疾病等原因造成的骨缺損非常常見，骨缺損的治療和修復是骨科臨床常見的難症之一。現有的修復材料有自體骨、異體骨和人工骨替代品，自體骨存在取用不便，移植受限的問題，異體骨存在組織不兼容性，排斥反應的問題，人工骨替代品在韌性、承受力、可塑性、 組織相容性方面有較高要求，現有技術中人工骨替代品不能滿足臨床應用的需要。目前，國內外多採用羥基磷灰石(HA)材料作為修復骨缺損，體內埋植試驗證明，羥基磷灰石能有效地促進骨的化學結合，具有很好的組織相容性，可加快新骨的生長，對機體無毒、無刺激性，不易老化，易與塑性。但在力學性能方面仍不能滿足應用需要，如HA的熱膨脹係數為15X ΙΟ—Γ1，比鈦合金8. 8Χ KT6IT1等其它金屬大很多，且HA的強度和韌性較差，且與基體的結合力也較差。發明內容鑑於現有技術存在的缺陷，本發明的目的是要提供一種強度高，硬度好，韌性好，耐腐蝕，承載力高，組織相容性好，結實耐用，無毒、無刺激性，塑形性好，價格合理的新型碳纖維人工骨。碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂複合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7 9倍，抗拉彈性模量為230 430Gpa亦高於鋼。碳纖維不僅具有碳材料的固有本徵特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。本發明是採用高強度碳纖維，碳纖維呈單向排列，用微量的樹脂浸滲後作為修復補強的加固材料，提高了原有碳纖維的抗拉強度，具有重量輕，高彈性，高強度，高耐久性， 耐腐蝕的特點。為實現上述目的，本發明所採用的技術解決方案是人工骨中間層結構採用高強度碳纖維，為加強硬度和韌性，碳纖維用酚醛樹脂預浸成為複合增強材料，即為單向的連續纖維；樹脂能耐高溫，防氧化，且為絕緣材料，碳纖維外層採用氣相沉降法，經高溫加熱，使氯矽烷和高純氫氣發生反應，氯矽烷裂解為氯化氫和碳化矽，碳化矽沉積在碳纖維表面形成碳化矽層，即成一種新型的複合體；環氧樹脂沿碳纖維拉伸方向粘貼在碳化矽外層上，形成環氧樹脂層，環氧樹脂層外層等離子噴塗HA，形成HA層；HA層外層設有OPG蛋白層，單獨的 OPG蛋白易隨體液流失，無法充分發揮作用，在有內層載體製成複合體的情況下，可充分發揮作用。粘貼碳纖維材料之前，需將氣化碳化矽的碳纖維進行放置8 12小時，常溫冷卻乾燥，粘貼過程中使溫度保持在-10°C以上，相對溼度RH > 80% ；粘貼時，儘量不要留有空氣，粘貼樹脂塗料後，需自然養護1 2小時達到初期固化，固化期間免受外界幹擾和碰撞。由於本發明具有強度高，硬度好，韌性好，耐腐蝕，承載力高，組織相容性好，結實耐用，無毒、無刺激性，塑形性好，價格合理的特點，可進行批量化的生產，廣泛適用於臨床需要，是一種具有推廣價值的新技術。


圖1是本發明結構剖層圖。圖1所示的附圖標記如下1、碳纖維，2、酚醛樹脂，3、碳化矽，4、環氧樹脂，5、HA， 6、OPG蛋白。
具體實施例方式本發明結合附圖1對結構進行描述，具體方案是中間層結構採用高強度碳纖維 1，碳纖維1用酚醛樹脂2預浸成為複合增強材料，即為單向的連續纖維；碳纖維1外層採用氣相沉降法，經高溫加熱，使氯矽烷和高純氫氣發生反應，氯矽烷裂解為氯化氫和碳化矽3， 碳化矽3沉積在碳纖維表面形成碳化矽3層，即成一種新型的複合體；環氧樹脂4沿碳纖維 1拉伸方向粘貼在碳化矽3外層上，形成環氧樹脂4層，環氧樹脂4層外層等離子噴塗HA5， 形成HA5層；HA5層外層設有OPG蛋白6層。粘貼碳纖維材料之前，需將氣化碳化矽的碳纖維進行放置8 12小時，常溫冷卻乾燥，粘貼過程中使溫度保持在-10°C以上，相對溼度RH > 80% ；粘貼時，儘量不要留有空氣，粘貼樹脂塗料後，需自然養護1 2小時達到初期固化，固化期間免受外界幹擾和碰撞。在製造過程中，因碳纖維是導電材料，需注意安全用電；應避免碳纖維的橫向彎折和扭曲，否則容易開裂破壞；粘貼用的樹脂原料需密封儲存，遠離火源，避免陽光直接照射。
權利要求
1.新型碳纖維人工骨，其特徵是中間層結構採用高強度碳纖維，碳纖維用酚醛樹脂預浸成為複合增強材料，即為單向的連續纖維；碳纖維外層採用氣相沉降法，經高溫加熱，使氯矽烷和高純氫氣發生反應，氯矽烷裂解為氯化氫和碳化矽，碳化矽沉積在碳纖維表面形成碳化矽層，即成一種新型的複合體；環氧樹脂4沿碳纖維1拉伸方向粘貼在碳化矽外層上，形成環氧樹脂層，環氧樹脂層外層等離子噴塗HA5，形成HA層；HA5層外層設有OPG蛋白層。
2.根據權利要求1所述的新型碳纖維人工骨，其特徵是粘貼碳纖維材料之前，需將氣化碳化矽的碳纖維進行放置8 12小時，常溫冷卻乾燥，粘貼過程中使溫度保持在-10°C以上，相對溼度RH > 80% ；粘貼時，儘量不要留有空氣。
3.根據權利要求1所述的新型碳纖維人工骨，其特徵是粘貼樹脂塗料後，需自然養護 1 2小時達到初期固化。
全文摘要
新型碳纖維人工骨，本發明涉及人骨替代品領域；其特徵是人工骨中間層結構採用高強度碳纖維，為加強硬度和韌性，碳纖維用酚醛樹脂預浸成為複合增強材料，即為單向的連續纖維；碳纖維外層採用氣相沉降法，經高溫加熱，使氯矽烷和高純氫氣發生反應，氯矽烷裂解為氯化氫和碳化矽，碳化矽沉積在碳纖維表面形成碳化矽層，即成一種新型的複合體；環氧樹脂沿碳纖維拉伸方向粘貼在碳化矽外層上，形成環氧樹脂層，環氧樹脂層外層等離子噴塗HA，形成HA層；HA層外層設有OPG蛋白層。本發明具有強度高，硬度好，韌性好，耐腐蝕，承載力高，組織相容性好，結實耐用，無毒、無刺激性，塑形性好，價格合理的特點。
文檔編號A61L27/42GK102366641SQ201110324420
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月24日 優先權日2011年10月24日
發明者周曌玥, 欒清楊, 海勇 申請人:曉健科技(大連)有限公司