[發明專利]一種新型的多功能介孔生物活性玻璃支架及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201210382838.2
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN103721292A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 吳成鐵;常江
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: A61L27/12
• 分類號: A61L27/12;A61L27/10;A61L27/54;A61L27/56;A61F2/28
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 彭茜茜

技術領域

本發明涉及組織工程領域和材料學領域，具體地涉及一種用于骨修復的多功能介孔生物活性玻璃及其骨組織工程支架。

背景技術

骨組織工程是利用工程和生命科學的原理和方法再生新的骨組織，以修復和替代病變或缺損骨組織，或增進其功能的技術。

在生物材料支架上種植細胞，經過體內或體外培養活體組織，隨后將它們植入缺損或病變的部位，以修復缺損或病變骨組織。這是采用組織工程的方法構建新的骨組織，或恢復病變骨組織功能的途徑之一。

治療骨缺損，尤其是由于創傷、感染、腫瘤或遺傳性畸形所引起的大段骨缺損仍然是臨床治療中的一個重大的挑戰。為了解決這些問題，多孔生物活性支架已被廣泛用于修復骨缺損。為了更好的修復大段骨缺損，生物活性支架材料不僅要具備骨傳導性(引導的新骨生長)，同時能夠促進新骨形成及血管生成。此外，在骨外科重建手術種，常常也伴隨著由細菌感染而引起的骨髓炎。

為了更好地治療大段骨缺損，理想的生物活性多孔支架應具備成骨促進性、誘導成血管化以及抗感染的多功能相結合。然而，據我們所知，目前的生物活性的多孔支架材料很少具有“真正的”多功能特性。因此，如何開發具有多功能特性的生物活性多孔支架材料仍然是一個重大的挑戰。

發明內容

本發明的第一目的在于獲得一種成骨促進性、誘導成血管化以及抗感染的多功能相結合，同時保持良好物理性能的多孔支架。

本發明的第二目的在于獲得一種成骨促進性、誘導成血管化以及抗感染的多功能相結合，同時保持良好物理性能的多孔支架的制備方法。

本發明的第三目的在于獲得一種成骨促進性、誘導成血管化以及抗感染的多功能相結合，同時保持良好物理性能的骨移植物。

本發明的第四目的在于獲得一種多孔生物玻璃支架的用途，其具有成骨促進性、誘導成血管化以及抗感染的多功能組合，同時保持良好物理性能。

在本發明的第一方面，提供了一種多功能介孔生物活性玻璃支架，

所述生物活性玻璃支架為無定型玻璃結構，并且90%～99.999%的大孔都是互相連通的；

所述生物活性玻璃支架還含有1～15摩爾%的銅，以所述無定型玻璃結構中的CuO-CaO-P₂O₅-SiO₂的總物質的量計算。

在一個具體實施方式中，所述生物活性玻璃支架的孔隙率不低于85%。

在一個具體實施方式中，所述生物活性玻璃支架的介孔孔分布是2～9nm，優選5±1nm。

在一個具體實施方式中，所述生物活性玻璃支架的藥物釋放可維持3-10天，優選7±1天。

在一個具體實施方式中，所述生物活性玻璃支架的抗菌效率可達70-90%，優選90%。

在本發明的一個具體實施方式中，所述生物活性玻璃支架的比表面為300～450m²/g，優選330±10m²/g。

在本發明的一個具體實施方式中，所述生物活性玻璃支架是采用含有如下步驟的方法制備的：

(a)采用溶膠-凝膠法提供溶膠溶液；

所述溶膠溶液含有6～10重量份的介孔模板劑，10～15重量份的硅原料，1～2重量份的磷酸三烷基酯和鈣鹽，所述磷酸烷基酯和鈣鹽之間為化學計量比；其中還含有1～15摩爾%的銅，所述銅以CuO-CaO-P₂O₅-SiO₂的總物質的量計；

(b)用所述溶膠溶液浸漬或是涂覆成孔模板，所述的成孔模板可煅燒去除，得到生物活性玻璃支架的坯體；

(c)所述步驟(b)的生物活性玻璃支架的坯體在600～700°C煅燒，去除所述成孔模板，得到燒結的生物活性玻璃支架。

在一個具體實施方式中，包括如下步驟：

采用正硅酸乙酯為Si源原材料，并調整與乙醇溶劑和介孔模板劑P123的比例；

采用鹽酸調節溶液的pH值、攪拌、充分水解正硅酸乙酯；

依次加入化學計量比的磷酸三乙酯、硝酸鈣和不同含量的氯化銅、攪拌；

采用聚亞胺脂海綿為泡沫模板，將上面制備的溶膠溶液涂覆在泡沫孔壁上；

反復涂覆不同的次數、干燥；

在一定溫度下煅燒干凝膠，制備出含銅的介孔生物活性玻璃支架；

對制備的含銅的介孔生物活性玻璃支架的介孔/大孔結構、比表面、孔容、成血管化潛力、成骨性能、藥物傳輸性和抗菌性能進行系統的研究。