[發(fā)明專利]一種橫向梯度孔結(jié)構(gòu)的納米人工骨支架及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110287964.5
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102429745A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許碩貴;周斌;夏琰;唐駿;杜艾;盧春聞;張猛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍第二軍醫(yī)大學(xué)
• 主分類號: A61F2/28
• 分類號: A61F2/28;A61L27/46
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 丁振英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)用人工骨移植材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有橫向梯度孔結(jié)構(gòu)的納米羥基磷灰石/聚己內(nèi)酯人工骨支架及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，骨移植已經(jīng)成為僅次于輸血的人體組織移植，廣泛分布于矯形、口腔及顱面等多個領(lǐng)域。人們已利用聚己內(nèi)酯(poly-e-caprolactone，PCL)構(gòu)建三維骨組織工程多孔支架并獲得成功，這些可降解材料被證明具有良好的生物相容性。而羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)具有良好生物相容性和生物活性，植入骨組織后能在界面上和骨形成很強(qiáng)的化學(xué)性鍵合，具有骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)性。HA塊狀陶瓷已用于臨床上骨的修復(fù)替換，但其脆性、不容易吸收的缺點(diǎn)大大制約了其應(yīng)用的范圍。最新的文獻(xiàn)報(bào)道了PCL與HA混和后對骨傳導(dǎo)及成骨細(xì)胞增殖、分化的促進(jìn)作用，同時增加了支架的力學(xué)性能(參見文獻(xiàn)[1]Ma?PX，Zhang?R，Xiao?G，F(xiàn)ranceschi?R.Engineering?new?bonetissue?in?vitro?on?highly?porous?poly(alpha-hydroxyl?acids)/hydroxyapatite?composite?scaffolds.J?Biomed?Mater?Res，2001；54：284-93；[2]Ishaug?SL，Crane?GM，Miller?MJ，et?al.Bone?formation?by?three-dimensional?stromal?osteoblast?culture?in?biodegradable?polymer?scaffolds.J?Biomed?Mater?Res?1997；36：17-28)。因此將生物可降解材料和生物陶瓷聯(lián)合應(yīng)用，借用兩種材料的優(yōu)勢，來制作人工骨支架材料，是當(dāng)今全世界的研究熱點(diǎn)之一。

粒子制孔法(參見文獻(xiàn)[3]蘇佳燦，李明，禹寶慶，張春才.納米羥基磷灰石/聚己內(nèi)酯復(fù)合生物活性多孔支架研究.無機(jī)材料學(xué)報(bào)，2009；24(3)：485-490)由于其制作方法較為簡單，原材料獲取容易，因此成為現(xiàn)今主流的制造方法之一。在使用粒子制孔的過程中，隨使用的NaCl顆粒大小的不同，將制得不同大小的孔結(jié)構(gòu)。現(xiàn)已證實(shí)在一定的范圍內(nèi)，隨著孔徑的增大，細(xì)胞增殖數(shù)目也會隨之上升，但生物力學(xué)強(qiáng)度反而會相對下降。

實(shí)際上，天然骨是一種具有梯度結(jié)構(gòu)的納米級多孔復(fù)合材料，外層是起支撐作用的密質(zhì)骨，逐漸向髓腔過渡是孔徑從幾百微米到幾毫米的松質(zhì)骨，天然骨的這種梯度結(jié)構(gòu)，使其具有良好的生物力學(xué)性能。而通過普通粒子制孔法制得的人工骨支架，整體的孔徑大小基本相同，這在細(xì)胞增殖和生物力學(xué)性能上勢必產(chǎn)生矛盾。

目前尚無文獻(xiàn)報(bào)道具有如天然骨一樣的橫向梯度孔結(jié)構(gòu)的納米人工骨支架。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種生物活性好、力學(xué)性能優(yōu)良，且具有如天然骨一樣的橫向梯度孔結(jié)構(gòu)的納米人工骨支架。

為了解決使用普通粒子制孔法制得的人工骨支架在細(xì)胞增殖和生物力學(xué)性能上所產(chǎn)生的矛盾，本發(fā)明在制作過程中，對實(shí)驗(yàn)方法和模具都進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)。

本發(fā)明選擇溶液澆鑄法，將羥基磷灰石(HA)溶于食鹽(NaCl)溶劑中制成HA溶膠，然后將PCL緩慢溶解于HA溶膠中，而后在較高的溫度下加熱去除溶劑，最后層層澆鑄到特制的模具中制得HA/PCL復(fù)合材料。這樣就獲得了類似天然骨結(jié)構(gòu)，具有橫向梯度孔結(jié)構(gòu)的人工骨支架。

本發(fā)明提供一種橫向梯度孔結(jié)構(gòu)的納米人工骨支架的制備方法，采用“澆鑄/食鹽微粒浸出法”，即“溶劑澆鑄/濾出致孔法”，它采用食鹽(NaCl)作為制孔劑，通過調(diào)整食鹽顆粒的大小來控制支架的孔徑大小，通過選擇加入食鹽的量來控制支架的孔隙率。

本發(fā)明的一種橫向梯度孔結(jié)構(gòu)的納米人工骨支架的制備方法，其具體步驟如下：

(I)將食鹽篩分成100um～200um和200um～300um的顆粒備用；

(II)將HA含量10％～30％(質(zhì)量比)，PCL含量90％～70％(質(zhì)量比)的HA/PCL復(fù)合材料加熱至100℃熔融，向其中加溶劑二甲基乙酰胺，升溫至120～130℃，緩緩攪拌，直至試樣變成溶液狀物質(zhì)；

(III)根據(jù)孔徑大小與孔隙率的需要，向上面所得的溶液狀物質(zhì)中加入一定粒徑和質(zhì)量的食鹽，不停攪拌使得食鹽在溶液中分布均勻，同時讓溶劑逐漸蒸發(fā)；