專利名稱：多孔可生物降解的復(fù)合型骨修復(fù)材料及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種骨再生性修復(fù)材料，特別是涉及一種多孔可生物降解的復(fù)合型骨 修復(fù)材料及制作方法。
背景技術(shù)：
目前骨再生性修復(fù)材料，主要用于骨外科、整形外科和口腔科等各醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)，因 各種原因形成的骨缺損的骨組織再生性修復(fù)治療。例如骨外科，修復(fù)因骨腫瘤或骨髓炎病 灶切除術(shù)后骨組織缺損區(qū)，粉碎性骨折后的骨組織缺損區(qū)；整形外科和口腔正頌外科，填補 骨形態(tài)塑造時的骨量不全；口腔種植外科，為了滿足種植體植入需要，預(yù)先修復(fù)因各種原因 形成的頌骨骨量不足區(qū)域；口腔頌面外科，修復(fù)腭裂患者的上腭裂隙等。而臨床普遍應(yīng)用的 骨組織修復(fù)無機材料——磷酸三鈣系生物活性陶瓷，有良好的生物相容性，能與骨組織直 接結(jié)合，且具有誘導(dǎo)骨再生能力(Kondo N等人，Biomaterials2005, 26, 5600-08)；但其塑 形困難，無法滿足臨床上復(fù)雜骨缺損區(qū)域的充填需要，且鑄塑出的硬質(zhì)塊狀材料生物降解 速度緩慢，對骨組織繼續(xù)再生造成占位性阻礙，并且體液及前成骨細胞也無法浸入到材料 內(nèi)部進行分化、增殖，無法短期內(nèi)完成新生骨替代，加長了骨修復(fù)療程。因為種植體直接植 入材料中無法取得理想的出初期穩(wěn)定，且與材料無法形成生物性結(jié)合，需要等待缺骨區(qū)被 足夠的新生骨替代后方可植入，所以單一的應(yīng)用塊狀生物活性陶瓷會延長種植體植入手術(shù) 的等待期。臨床應(yīng)用的另一種組織修復(fù)有機材料——乳酸、乙醇酸的聚合物或共聚物等可 生物降解性高分子，有良好的生物相容性，可塑性強，體內(nèi)降解迅速；但其在體內(nèi)降解時機 械強度下降，產(chǎn)生的降解產(chǎn)物為酸性，會使材料周圍的組織酸堿度下降，即而影響骨再生 (LiffJ 等人，Acta biomaterialia, 2006，2，377-85)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種不但具有所述現(xiàn)有技術(shù)的 兩種材料的優(yōu)點，且在形態(tài)上能夠滿足臨床上復(fù)雜骨缺損區(qū)域的充填需要，并能夠在短期 內(nèi)完成新生骨替代以生物活性陶瓷粒子和生物降解性高分子混合成的新型復(fù)合物而制成 的多孔可生物降解的復(fù)合型骨修復(fù)材料及制作方法。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所制成的多孔可生物降解的復(fù)合型骨 修復(fù)材料采取的技術(shù)方案是它包括有由生物活性陶瓷粒子和生物降解性高分子的復(fù)合物 制成的，具有連通氣孔結(jié)構(gòu)的、可生物降解的骨再生性修復(fù)材料，所述的連通氣孔的平均孔 徑為 440-810 μ m。本發(fā)明修復(fù)材料還可以采用如下技術(shù)方案所述的生物活性陶瓷粒子，是具有骨誘導(dǎo)性的生物活性陶瓷——β “磷酸三鈣 (β -TCP)，密度為3. 14g/cm3,呈粉末狀。所述的生物降解性高分子，是具有親水性的生物降解性高分子——聚乙醇酸(PGA)，密度為 1.53g/cm3。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所制成的多孔可生物降解的復(fù)合型骨 再生性修復(fù)材料的制作方法采取的技術(shù)方案是把生物降解性高分子聚乙醇酸(PGA)充 分溶解于有機溶媒中，再加入粉末狀生物活性陶瓷粒子β-磷酸三鈣(β-TCP)，充分震蕩 混勻后，與氣孔占位粒子共同注入預(yù)制模型中，經(jīng)過凝結(jié)、溶媒揮發(fā)、氣孔占位粒子濾除、消 毒、干燥，最終獲得以生物活性陶瓷粒子磷酸三鈣(β-TCP)和生物降解性高分子聚乙 醇酸(PGA)復(fù)合物制成的，具有連通氣孔結(jié)構(gòu)的、多孔、可生物降解的骨再生性修復(fù)材料。本發(fā)明的制作方法還可以采用如下技術(shù)方案所述的氣孔占位粒子，是氯化鈉晶體，大小分別是425-500 μ m、600_750 μ m。所述的聚乙醇酸(PGA)和β-磷酸三鈣(β-TCP)的重量比分別為1 1、1 2、 1 3。所述的有機溶媒是1，1，1，3，3，3-六氟異丙醇(HFIP)。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是經(jīng)過體外實驗和動物實驗，結(jié)果表明本發(fā)明的 骨修復(fù)支架材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、和骨傳導(dǎo)性，能夠加速新生骨礦， 并具備以下特性a.材料制作由于采用的氣孔占位粒子是氯化鈉晶體，易于以氯化鈉晶體顆粒的大 小來有效控制材料的氣孔孔徑大小，且成本低，來源廣泛；b氯化鈉晶體濾除后得到的、粗糙的材料表面易于成骨細胞貼附生長，由于采用 的氣孔占位粒子是氯化鈉晶體，所以氣孔的平均孔徑為440-810 μ m，支架材料的高氣孔率 (平均氣孔率在88. 4% -93. 6% )和氣孔的連續(xù)性易于細胞快速向材料內(nèi)部增殖、擴散；c.而適當(dāng)?shù)牟牧吓浔?PGA和β-TCP的重量)，更獲得了材料的體內(nèi)降解速度與 骨形成速度相當(dāng)，使得材料在整個成骨過程中能夠緩慢釋放β-TCP粒子于材料周圍的體 液環(huán)境中，從而持續(xù)不斷地誘導(dǎo)、加快成骨速度；d.骨重建后修復(fù)部位的解剖形態(tài)良好，缺損部位充填的材料可全部生物降解，而 被新生的骨組織所替代；e.本發(fā)明的整個制作過程中所需的器材均易于獲得，且價格便宜。材料制作過程 簡便，易于操作。本發(fā)明的復(fù)合支架材料，可以承受高溫高壓消毒，易于滅菌。同時滅菌后 的材料，只需干燥密封，即可隨時使用，易于保存和運輸?？傊景l(fā)明的材料由于采用的氣孔占位粒子是氯化鈉晶體，所以即比較易于制 作且成本低，也易于保存，并且解決了生物活性陶瓷和生物降解性高分子材料分別單獨使 用時存在的問題，其具備的性質(zhì)說明本發(fā)明材料可作為骨組織重建用的骨再生性修復(fù)材 料。


圖1是本發(fā)明材料制作方法的示意圖；圖2是本發(fā)明六種支架的掃描電子顯微鏡的圖像；圖3是本發(fā)明六種支架的SEM圖像；圖4是本發(fā)明含有瓊脂的支架材料的micro-CT影像；圖5是在SD雄性大鼠人造骨缺陷中植入本發(fā)明材料圖示；
圖6是SD雄性大鼠手術(shù)后的micro-CT影像；圖7、8是SD雄性大鼠手術(shù)后PGA/ ^ -TCP支架修復(fù)的骨缺損區(qū)的新生骨骨量增值 圖；圖9是不同觀察時間點病理學(xué)切片的光學(xué)顯微鏡圖像；圖10是本發(fā)明PGA/ 0 -TCP支架的生物降解速度變化圖。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細 說明如下本發(fā)明的機理是聚乙醇酸和聚乳酸系的高分子化合物，具有優(yōu)良的生物相容性。 聚乙醇酸和三磷酸鈣在體內(nèi)可以經(jīng)過降解和細胞吞噬的雙重作用完成生物降解過程。 聚乙醇酸在體內(nèi)降解成乙醇酸單體，使其周圍的酸堿度降低，而三磷酸鈣的降解產(chǎn)物 為堿性，可以與乙醇酸進行酸堿中和，使周圍組織的酸堿度適宜骨組織再生。
權(quán)利要求
一種多孔可生物降解的復(fù)合型骨修復(fù)用支架材料，它包括有由生物陶瓷粒子和生物降解性高分子的復(fù)合物制成的，具有連通氣孔結(jié)構(gòu)的、可生物降解的骨再生性修復(fù)材料，其特征是所述的連通氣孔的平均孔徑為440 810μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔可生物降解的復(fù)合型骨修復(fù)用支架材料，其特征是所 述的生物活性陶瓷粒子，是具有骨誘導(dǎo)性的生物活性陶瓷——0 _磷酸三鈣(0 -TCP)，密度 為3. 14g/cm3，呈粉末狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔可生物降解的復(fù)合型骨修復(fù)用支架材料，其特征是所 述的生物降解性高分子，是具有親水性的生物降解性高分子——聚乙醇酸(PGA)，密度為 1. 53g/cm3。
4.一種多孔可生物降解的復(fù)合型骨修復(fù)材料的制作方法，其特征是把生物降解性高 分子聚乙醇酸(PGA)充分溶解于有機溶媒中，再加入粉末狀生物活性陶瓷粒子磷酸三 鈣(0-TCP)，充分震蕩混勻后，與氣孔占位粒子共同注入預(yù)制模型中，經(jīng)過凝結(jié)、溶媒揮發(fā)、 氣孔占位粒子濾除、消毒、干燥，最終獲得以生物活性陶瓷粒子磷酸三鈣(3-TCP)和生 物降解性高分子聚乙醇酸(PGA)復(fù)合物制成的，具有連通氣孔結(jié)構(gòu)的、多孔、可生物降解的 骨再生性修復(fù)材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔可生物降解的復(fù)合型骨修復(fù)材料的制作方法，其特征 是所述的氣孔占位粒子，是氯化鈉晶體，大小分別是425-500 u m、600-750 u m。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔可生物降解的復(fù)合型骨修復(fù)材料的制作方法，其特征 是所述的聚乙醇酸(PGA)和磷酸三鈣⑶-TCP)的重量比分別為1 1、1 2、1 3。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔可生物降解的復(fù)合型骨修復(fù)材料的制作方法，其特征 是所述的有機溶媒是1，1，1，3，3，3-六氟異丙醇(HFIP)。全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔可生物降解的復(fù)合型骨修復(fù)材料及制作方法。其特點是它包括有由生物陶瓷粒子和生物降解性高分子的復(fù)合物制成的，具有連通氣孔結(jié)構(gòu)的、可生物降解的骨再生性修復(fù)材料，氣孔的平均孔徑為440-810μm。本發(fā)明的材料經(jīng)過體外實驗和動物實驗，表明骨修復(fù)支架材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、和骨傳導(dǎo)性，能夠加速新生骨礦，并具備以下特性材料制作的大小和形狀可以根據(jù)骨缺損的大小和形態(tài)進行制備；材料的粗糙表面易于成骨細胞貼附生長，支架材料的高氣孔率和氣孔的連續(xù)性易于細胞快速向材料內(nèi)部增殖、擴散，骨重建速度快以及材料的體內(nèi)降解速度與骨形成速度相當(dāng)?shù)取?br> 文檔編號A61L27/14GK101947332SQ201010275969
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者曹宏 申請人:曹宏