[發明專利]生物活性玻璃與殼聚糖復合骨修復材料及其制法和用途

有效

• 申請號: 201110260183.7
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102294049A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 祝少博;孫晨
• 申請（專利權）人: 祝少博
• 主分類號: A61L27/20
• 分類號: A61L27/20;A61L27/10
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域

本發明涉及生物醫學工程領域，具體為一種用于骨修復的生物活性玻璃與殼聚糖復合支架材料及其制備方法和應用。

背景技術

由于創傷、感染、腫瘤、先天畸形等各種原因導致骨缺損仍然是臨床上未能解決的難題。雖然自體骨移植是目前治療上述問題的最佳選擇，但以其來源有限，且自體骨移植可對供區造成一定損害，有時甚至帶來一些并發癥，常不能完全滿足臨床需求。自1992年Nakahara等將細胞和多孔羥基磷灰石結合，提出“骨組織工程”的概念以來，骨組織工程已成為骨修復研究領域的熱點，并為骨缺損的修復開辟了新的途徑。

骨組織工程學的基本思路是：將特異性成骨細胞種植于具有一定生物特性的并在人體內可逐漸降解吸收的支架材料上，經三維立體培養，形成細胞生物材料復合物移入機體特定的部位，在支架材料逐步被人體降解吸收的同時，細胞不斷增殖并分泌基質，最終形成新的具有與原功能和形態一致的骨組織。

生物活性玻璃（Bioactive?Glass，BG）是一種多相復合材料，具有不同程度的表面溶解能力，生物相容性好。在人體組織液的作用下，可通過生物環境中的化學反應，在生物活性玻璃和溶液界面形成一層多孔Si0₂凝膠層。隨著骨膠原纖維的長入以及玻璃體內Ca²⁺和P0₄^-離子向纖維周圍擴散、沉積與鈣化，最終形成與人體骨骼無機鹽相似的羥基磷灰石。隨著骨膠原纖維的長入以及玻璃體內Ca²⁺和P0₄^-離子向纖維周圍擴散、沉積與鈣化，最終形成與人體骨骼無機鹽相似的羥基磷灰石。

生物活性玻璃與骨之間的界面鍵合形成后，與正常愈合的骨折界面強度等效。生物活性玻璃還具有良好的骨傳導和骨形成促進作用，能夠在材料組織界面引起細胞內和細胞外反應，其S相和G2/M相的細胞數量明顯增加。Valimaki等將生物活性玻璃微球植入鼠脛骨骨缺損處發現，它能引起骨基質持續有效地增加，骨改建加速。而Yuan等將生物活性玻璃(45S5)粉末制成多孔的玻璃陶瓷植入狗的大腿肌肉內3個月，組織學檢查顯示其組成與正常骨組織一致，而非病理性骨化。

殼聚糖對多種組織細胞的黏附和增殖具有促進作用，是一種理想的天然可降解的陽離子多糖。殼聚糖還具有天然的藥物活性、抗腫瘤活性、消炎作用，能加快創傷愈合,作為細胞、生長因子載體和支架材料已被用于皮膚、神經、骨和軟骨以及肝臟組織工程中，還成功地用作手術縫合線、傷口敷料、藥物緩釋劑、缺損填充物及組織工程支架。殼聚糖作為術后防粘連膜、透析膜、藥物控制、毒物吸附分離劑、載藥微球、骨科齒科修復材料在生物醫學中也被廣泛的應用。另外CS還與硫酸軟骨素共混形成透光性、通透性、生物降解性、生物相容性很好的膜片，為活性人工角膜培養提供了適合角膜細胞帖附生長、無免疫原性、可生物降解性的載體支架。

殼聚糖與骨細胞具有較好的組織相容性，這也是決定殼聚糖在骨組織工程中應用的關鍵因素。其生物功能性親水表面，可促進細胞黏附、增殖、分化。韓國Seol等發現，植人殼聚糖海綿支架的大鼠顱骨成骨細胞其數目和鈣沉積量隨時間而不斷增加，堿性磷酸酶的活性也有提高。Lahiji等在體外研究中發現，殼聚糖可促進成骨細胞增生和表達I型膠原。說明殼聚糖作為支架材料不僅可以支持成骨細胞生長，還能促進其功能表達，具有良好的生物相容性。殼聚糖與糖胺聚糖的結構類似，在體內可被降解為氨基葡萄糖，被人體吸收。作為一種生物可降解性材料，殼聚糖的降解率與其結晶度及脫乙酰化作用呈反比。其在體內的一般不引起抗原反應。很多研究者，如Li等都檢驗了宿主細胞對殼聚糖植人物的反應。總的說來，這些材料引起了最小的異物反應，并且沒有纖維包裹。