一种生物活性可降解棒材及其制造方法
技术领域
本发明涉及的是一种医疗器械技术领域的器械及其制造方法，尤其是涉及一种生物活性可降解棒材及其制造方法。
背景技术
目前，骨折后需要进行手术，通常是植入金属植入物以固定正在生长修复的骨头，比如髓内钉。一旦植入后，植入物要么永远停留在体内，要么就等骨头恢复后通过手术将其取出，无论哪种情况都有可能引起并发症，如感染或进一步的疼痛。而且，金属植入物的弹性模量远高于人体骨，会产生应力遮挡效应，使得骨折部位得不到有效的应力刺激，最终骨折愈合效果不佳甚至失败。同时，此类植入物植入人体后会缓慢释放毒性离子或粒子，引发慢性炎症，导致不易痊愈。此外，这类植入物生物活性较差，植入人体后对成骨细胞的增殖、分化、骨组织再生等无显著的促进作用，对骨折愈合也缺少有益的刺激作用，生物相容性较差。
针对上述的问题，需要制造一种生物活性可降解的髓内钉植入物，随着骨头的愈合，该种植入物在体内逐渐分解，不再需要手术取出。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种生物活性可降解棒材及其制造方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种生物活性可降解棒材，所述棒材笔直，截面均匀，采用生物活性材料制成，所述生物活性材料可以是硅酸盐、钙镁硅酸盐、羟基磷灰石、磷酸三钙等。
优选的，所述的生物活性可降解棒材上设有孔洞，该孔洞的直径为1mm~9mm。
本发明涉及上述生物活性可降解棒材的制造方法，包括以下步骤：
1）将生物材料与溶剂均匀混合，得到分散均匀的生物墨水。
2）根据材料的收缩率计算得到毛坯棒的直径，定做相应的内棒和外棒。
3）利用步骤2）的内棒，定做空心棒模具。
4）把步骤2）中的空心棒模具装入到外棒中，然后把步骤1）中的生物墨水注入到空心棒模具中。
5）将步骤4）得到的含有生物墨水的空心棒模具和外棒一起放入烘箱中干燥24小时，然后从外棒中取出含有生物墨水的空心棒模具。
6）将干燥后的含有生物墨水的空心棒模具放到高温炉中高温煅烧，最后冷却得到生物活性可降解棒材。
优选的，所述溶剂是粘结剂，分散剂，消泡剂和去离子水的组合，粘结剂可以是聚乙烯醇，羧甲基纤维素等，分散剂可以是聚丙烯酸，消泡剂可以是Surfynol。
进一步的，聚乙烯醇的浓度为5%~15%，羧甲基纤维素的浓度在0.5%~4%，生物墨水中所有材料的质量百分比含量为50-63%的生物材料、1-5%的粘结剂、0.3-1%的分散剂、0.3-1%的消泡剂，剩余量为去离子水。
优选的，所述的空心棒模具在高温煅烧后能消失，并且能阻止水分透过，可以是硫酸纸做成的。
优选的，所述的烘箱温度为60oC-90oC。
优选的，所述的煅烧温度为1000oC-1200oC，升温速度为3-4 oC/min，保温时间2-4小时。
优选的，所述外棒为空心棒，壁厚为1-3mm，可以通过3D打印机打印pla材料成型得到。
进一步的，通过改变外棒的内径，就能直接改变棒材毛坯的直径，从而影响最后棒材的尺寸，而外棒的尺寸很容易改变，因此可以很容易得到想要的棒材的尺寸。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
一、本发明可以制造生物活性可降解棒材，且其具有很好的笔直度，截面均匀。
二、本发明的制造生物活性可降解棒材的方法操作方便，制造成本低。
三、本发明制造的生物活性可降解棒材在体内可持续吸收，且吸收降解过程有磷酸盐层生成，有利于骨传导。
附图说明
图1是本发明的生物活性可降解棒材的制造方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明的生物活性可降解棒材的制造方法流程示意图。下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
1）按质量百分比为55%的硅酸钙粉体、2.5%的聚乙烯醇、0.5%的聚丙烯酸、0.5%的Surfynol和41.5%的去离子水配置均匀的生物墨水。
2）根据硅酸钙生物墨水的收缩率，用桌面式3D打印机定做直径为6.1mm的PLA内棒，内径为6.25mm、外径为9mm的PLA外棒。
3）利用PLA内棒，把硫酸纸缠绕在PLA内棒上。
4）把带有硫酸纸的PLA内棒插入到PLA外棒中，取出PLA内棒，当硫酸纸紧密贴合在PLA外棒的内壁上时，将步骤1）中配置好的生物墨水注入到PLA外棒内。
5）将包含有生物墨水和硫酸纸的PLA外棒在70oC的烘箱中干燥24小时后取出，并从PLA外棒中取出干燥后的生物墨水毛坯。
6）将含有硫酸纸的生物墨水毛坯放到高温炉中，经1100oC高温煅烧3小时后，冷却得到直径为5mm，长50mm的硅酸钙棒材。
实施例2
1）按质量百分比为54%的硅酸钙粉体、0.5%的羧甲基纤维素、0.5%的聚丙烯酸、0.5%的Surfynol和44.5%的去离子水配置均匀的生物墨水。
2）根据硅酸钙生物墨水的收缩率，用桌面式3D打印机定做直径为6.4mm的PLA内棒，内径为6.57mm、外径为9.5mm的PLA外棒。
3）利用PLA内棒，把硫酸纸缠绕在PLA内棒上。
4）把带有硫酸纸的PLA内棒插入到PLA外棒中，取出PLA内棒，当硫酸纸紧密贴合在PLA外棒的内壁上时，将步骤1）中配置好的生物墨水注入到PLA外棒内。
5）将包含有生物墨水和硫酸纸的PLA外棒在75oC的烘箱中干燥24小时后取出，并从PLA外棒中取出干燥后的生物墨水毛坯。
6）将含有硫酸纸的生物墨水毛坯放到高温炉中，经1100oC高温煅烧3小时后，冷却得到直径为5mm，长50mm的硅酸钙棒材。
实施例3
1）按质量百分比为58%的掺镁硅酸钙粉体、2.3%的聚乙烯醇、0.5%的聚丙烯酸、0.5%的Surfynol和38.7%的去离子水配置均匀的生物墨水。
2）根据硅酸钙生物墨水的收缩率，用桌面式3D打印机定做直径为6.3mm的PLA内棒，内径为6.46mm、外径为9mm的PLA外棒。
3）利用PLA内棒，把硫酸纸缠绕在PLA内棒上。
4）把带有硫酸纸的PLA内棒插入到PLA外棒中，取出PLA内棒，当硫酸纸紧密贴合在PLA外棒的内壁上时，将步骤1）中配置好的生物墨水注入到PLA外棒内。
5）将包含有生物墨水和硫酸纸的PLA外棒在80oC的烘箱中干燥24小时后取出，并从PLA外棒中取出干燥后的生物墨水毛坯。
6）将含有硫酸纸的生物墨水毛坯放到高温炉中，经1150oC高温煅烧3小时后，冷却得到直径为5mm，长50mm的掺镁硅酸钙棒材。
实施例4
1）按质量百分比为60%的羟基磷灰石粉体、2.2%的聚乙烯醇、0.5%的聚丙烯酸、0.5%的Surfynol和36.8%的去离子水配置均匀的生物墨水。
2）根据硅酸钙生物墨水的收缩率，用桌面式3D打印机定做直径为5.8mm的PLA内棒，内径为5.94mm、外径为8mm的PLA外棒。
3）利用PLA内棒，把硫酸纸缠绕在PLA内棒上。
4）把带有硫酸纸的PLA内棒插入到PLA外棒中，取出PLA内棒，当硫酸纸紧密贴合在PLA外棒的内壁上时，将步骤1）中配置好的生物墨水注入到PLA外棒内。
5）将包含有生物墨水和硫酸纸的PLA外棒在70oC的烘箱中干燥24小时后取出，并从PLA外棒中取出干燥后的生物墨水毛坯。
6）将含有硫酸纸的生物墨水毛坯放到高温炉中，经1150oC高温煅烧3小时后，冷却得到直径为5mm，长50mm的羟基磷灰石棒材。
实施例5
1）按质量百分比为50%的磷酸三钙粉体、6.5%的聚乙烯醇、0.4%的聚丙烯酸、0.4%的Surfynol和42.7%的去离子水配置均匀的生物墨水。
2）根据硅酸钙生物墨水的收缩率，用桌面式3D打印机定做直径为5.4mm的PLA内棒，内径为5.63mm、外径为8mm的PLA外棒。
3）利用PLA内棒，把硫酸纸缠绕在PLA内棒上。
4）把带有硫酸纸的PLA内棒插入到PLA外棒中，取出PLA内棒，当硫酸纸紧密贴合在PLA外棒的内壁上时，将步骤1）中配置好的生物墨水注入到PLA外棒内。
5）将包含有生物墨水和硫酸纸的PLA外棒在90oC的烘箱中干燥24小时后取出，并从PLA外棒中取出干燥后的生物墨水毛坯。
6）将含有硫酸纸的生物墨水毛坯放到高温炉中，经1150oC高温煅烧3小时后，冷却得到直径为5mm，长50mm的磷酸三钙棒材。
上述实施例制备得到的棒材截面为圆形，棒材笔直，不弯曲，在体内能够降解，具有很好的生物活性。
