[發明專利]一種多孔活性人工骨及其制備方法

有效

• 申請號: 201110458811.2
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103182099A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 佘振定
• 申請（專利權）人: 深圳蘭度生物材料有限公司
• 主分類號: A61L27/10
• 分類號: A61L27/10;A61L27/56;A61L27/54
• 代理公司: 深圳市維邦知識產權事務所 44269
• 代理人: 王昌花

技術領域

本發明屬于生物醫用材料技術領域，涉及一種具有徑向孔道的多孔活性人工骨的制備方法。

背景技術

在現代醫療領域中，由創傷、感染、腫瘤切除和骨髓炎等導致的骨缺損修復問題一直是整形外科及骨科領域的難題之一。

目前普遍使用人工骨或骨粒材料對小尺寸缺損進行填充治療，而對于大范圍的骨缺損，多用自體骨或異體骨移植到患者體內缺損部位，目前人工骨在臨床上之所以較少用于大尺寸骨缺損，主要是由于其在力學性能和孔徑結構等方面難以達到要求，并且人工骨在修復效果上比起自體骨來還是稍遜一籌。

臨床上人工骨材料目前主要使用磷酸鈣類陶瓷。磷酸鈣類陶瓷材料具有良好的生物相容性、優異的骨傳導能力，并且能促進骨中血管形成。常見的磷酸鈣陶瓷人工骨主要分多孔型和密實型兩種，密實型人工骨一般強度高，能用于承重部位的骨缺損修復，但由于其結構上缺乏孔隙，不利于成骨細胞的長入、代謝交換以及體液循環，因此不利于成骨細胞的粘附、增殖及新骨形成。多孔型人工骨則一般具有較高的孔隙率和較大孔徑，能夠為成骨細胞的生長、增殖、代謝活動及營養物質交換提供良好環境，但強度普遍較低，無法用于承重部位骨缺損的修復。因此，制備具有較高力學強度，同時具有適合骨細胞生長的孔徑結構的人工骨，具有十分重要的臨床應用價值。

目前市場上使用較多的骨塊材料除異種骨外，主要是β-TCP、或β-TCP與HA的混合物，它們具有諸多的優點，特別是在骨傳導性及細胞相容性方面具有明顯優勢。但大多都不具有適合成骨細胞生長的孔徑結構，不能有效的輸送細胞代謝產物及營養物質，不利于細胞的遷移與增殖，且不利于血管化。

發明內容

本發明解決的主要技術問題是提供一種多孔活性人工骨材料及其制備方法，從而解決現有技術中骨修復材料不具有徑向孔道和多孔結構，力學強度較低，不利于成骨細胞的生長、體液的循環以及血管化等問題。

為解決上述技術問題，提供一種多孔活性人工骨，以磷酸鈣基生物陶瓷材料為基體，包括密實部分、交替分布的小孔、以及徑向孔道，并螯合有雙膦酸鹽進行緩釋；該徑向孔道是沿基體徑向設計的方便輸送細胞營養液、代謝物體液的徑向孔道。

所述小孔孔徑為100~1000μm，整體孔隙率約為30~70%；徑向孔道貫穿整個基體，其直徑為30~120μm；所述負載雙膦酸鹽的載藥濃度為0.1~10μg/mL；所述人工骨的抗壓強度10~30MPa。

所述磷酸鈣基生物陶瓷材料包括磷酸酸鈣β-TCP，其質量百分數為20~100%；所述雙膦酸鹽是選自阿侖膦酸鈉、奈立膦酸鈉、奧帕膦酸鈉、利塞膦酸鈉以及伊本膦酸鈉、唑來膦酸中的一種或幾種組成的混合物。所述磷酸鈣基生物陶瓷材料還可進一步包括質量百分數為0~80%羥基磷灰石HA。

本發明還提供所述人工骨的制備方法，主要包括以下步驟：

步驟1：制備磷酸鈣前驅體粉末；

步驟2：由致孔劑和聚酯纖維與前驅體粉末在模具中壓制成型陶瓷壞體；

步驟3：高溫燒結成磷酸鈣基陶瓷燒結體，且在燒結體的基體上形成具有密實部分、交替分布的小孔、以及徑向孔道的結構；

步驟4：將步驟3所得磷酸鈣基陶瓷燒結體浸入一定濃度的雙膦酸鹽溶液進行螯合雙膦酸鹽，從而獲得載藥的多孔活性人工骨。

所述步驟1是由鈣源溶液和磷源溶液在一定條件下進行共沉淀反應，洗凈干燥后研磨成粉；所述步驟2中，致孔劑與聚酯纖維以(5~10):1的質量比混合；所述步驟3中先進行預干燥再進行燒結；步驟4中，所述雙膦酸鹽是選自阿侖膦酸鈉、奈立膦酸鈉、奧帕膦酸鈉、利塞膦酸鈉以及伊本膦酸鈉、唑來膦酸中的一種或幾種組成的混合物。

所述步驟1進一步包括以下工藝：

A）將摩爾比為1.2~1.7的一定濃度的鈣源溶液和磷源溶液混合，控制pH值在10~12的條件下反應，得到磷酸鈣前驅體漿體；

B）將磷酸鈣前驅體漿體離心、洗滌、干燥，得到前驅體粉末；

C）在前驅體粉末中混入質量百分數為0.2~5%的抑制劑，研磨混合均勻；抑制劑為選自硫酸銨、硫酸鎂或硫酸鈉中的一種或幾種，抑制劑可以是水溶液或者固體粉末。

所述步驟2包括：將質量百分數分別為20~50%的前驅體粉末、40~80%的致孔劑及聚酯纖維、0~10%粘結劑混合，在模具中液壓成型，制成密實的陶瓷坯體；其中，所述液壓條件為：10~20MPa；在模具中，聚酯纖維縱向布置。所述致孔劑為硬脂酸、丙烯酰胺聚合物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或幾種；所述粘結劑為質量百分濃度為1~10%的PVA溶液。

步驟3進一步包括以下步驟：