[發明專利]生物體內可降解的多孔鎂基復合組織工程支架材料

有效

• 申請號: 200710047941.0
• 申請日: 2007-11-08
• 公開（公告）號: CN101156960A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 李佳楠;趙常利;張小農
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61L27/04
• 分類號: A61L27/04;A61L27/56;A61L27/58
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種組織工程領域的多孔鎂基復合材料，具體的說，是一種生物體內可降解的多孔鎂基復合組織工程支架材料。

背景技術????

組織工程學是應用少量組織細胞經體外培養擴增后，吸附到一種生物相容性良好并可被機體降解的生物材料(支架)上，然后接種到機體內形成新的具有生命力和相關功能的組織。骨組織工程是其中的一種，其最大的優點是形成了具有生命力的活體組織。用少量組織修復大量組織缺損并可按照預制形狀塑形，為組織缺損的修復提供了新思維、新方法。理想的骨、軟骨組織工程支架材料或細胞載體應具有以下條件：良好的生物相容性，適宜的生物降解性，有效的表面活性，一定的可塑性，具有三維多孔結構。

目前研究開發的骨組織工程支架材料主要有可降解高分子聚合物和生物陶瓷等，但是聚合物和陶瓷材料的機械性能比較差，而且聚合物的降解產物例如乳酸和羥基乙酸等，若濃度較高可造成局部pH的降低，損傷組織。近年來，研究重點逐漸轉移至羥基磷灰石和骨膠原的直接復合上，但是這種材料的強度不夠高，不適用于承重骨的植入替換和修復。因此，目前國內外的研究大量集中在尋找合適的多孔材料作為新的植入組織工程材料。在生物體內能被降解，最終為機體所吸收，同時材料本身又具有生物活性，本發明涉及的就是這樣一種新型金屬基復合材料。

鎂是地球上儲量最豐富的元素之一，也是人體內第四位、細胞內第二位最豐富的陽離子，是人體中不可缺少的重要營養元素。鎂在生命過程中促進骨及細胞的形成，催化或激活機體300多種酶系。鎂在體內三大代謝中通過調節核糖體DNA及RNA的結構而對蛋白質的合成起關鍵作用。鎂做為生物醫用材料具有良好的醫學安全性基礎。

經對現有技術的文獻檢索發現，Frank?Witte等人在《Biomaterials》(生物材料)期刊2007年28卷第2163-2174頁中報道了“Biodegradablemagnesium-hydroxyapatite?metal?matrix?composites”(生物可降解鎂-羥基磷灰石金屬基復合材料)，他們通過體外細胞培養實驗研究羥基磷灰石顆粒增強鎂合金用做骨組織工程用可降解支架可行性，結果發現此含HA增強體的鎂合金復合材料的細胞相容性良好，樣品上的骨原細胞(HBDC)，成骨細胞(MG-63)和巨噬細胞(RAW264.7)的數量都比對照組(組織工程塑料，TCP)多，且具有可調節的機械和腐蝕性能，具有良好的應用潛力。文獻中還提到所研究的AZ91D鎂合金中含有Al元素等其他元素，雖然鎂的生物相容性基礎良好，但Al元素不屬于人體的必需微量元素，被認為具有神經毒性，是導致早老性癡呆的因素，一定程度上降低了細胞活性。

發明內容

本發明針對現有傳統支架材料的不足，提供一種生物體內可降解的多孔鎂基復合組織工程支架材料。本發明采用粉末冶金工藝制備的骨組織工程支架材料，利用鎂在水介質中的化學反應轉變為鎂離子，鎂離子通過體內的吸收和腎臟的代謝來調節平衡，從而使支架材料在體內逐漸被降解吸收。Mg²⁺離子參與一系列新陳代謝過程，包括骨細胞的形成，加速骨愈合能力等，適宜作為骨組織工程的支架材料，促進骨細胞的黏附增殖繁衍，增強自我修復能力，加速自體修復的速度。多孔鎂支架材料具有良好的生物相容性和力學性能基礎，可較好地滿足骨組織工程支架材料綜合力學性能和生物學安全的要求。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明采用高純度鎂粉及鎂合金粉作為基體，不同含量的HA(羥基磷灰石)作為增強體，尿素作為造孔劑，制備骨組織工程多孔支架材料。本發明各組分及其體積百分比含量：高純度鎂及鎂合金粉70％-20％，HA粉10％-20％，造孔劑20％-70％。

本發明是通過傳統的粉末冶金的制備方法，利用造孔劑在燒結過程中揮發得到孔洞的方法制備得到骨組織工程多孔支架材料。使用尿素作為造孔劑，與HA粉末和高純鎂或者鎂合金粉(高純Mg-Zn合金，高純Mg-Zn-Ca合金，高純Mg-Zn-Ca-Fe合金，高純Mg-Mn合金，高純Mg-Zn-Mn合金，上述合金純凈度均不小于99.99％。)以不同比例球磨混粉，球磨機轉速100r/min，球磨時間約6-10小時，100MPa保壓2-3min成型。燒結先升溫至150-200℃，保溫4-5h；再升溫至燒結溫度300-600℃(根據各合金成分不同而不同)，保溫2-4h，爐冷。