[發明專利]內表面具有花蕊型層疊片狀微納米拓撲形貌的骨水泥多孔支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201210566115.8
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103157143A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 孫鋼;閆策;劉訓偉;何丹農
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司;中國人民解放軍濟南軍區總醫院
• 主分類號: A61L27/56
• 分類號: A61L27/56;A61L27/42;A61L27/12;A61L27/20;A61L27/02;C04B38/02;C04B28/34
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種骨水泥多孔支架及其制備方法，特別是一種內表面具有花蕊型層疊片狀微納米拓撲形貌的骨水泥多孔支架及其制備方法。?

背景技術

利用組織工程學修復骨組織缺損的三要素為種子細胞、信號因子及多孔支架材料。其中，多孔支架材料可提供細胞和血管長入的三維空間環境及物質運輸的傳輸通道，并為新生組織的生成提供物理支撐，理想的多孔支架材料還應具有良好的生物相容性、生物降解性、細胞-材料黏附界面及一定的機械強度等特點。磷酸鈣骨水泥支架有著自行固化、方便賦形、骨誘導性和骨傳導性好、機械強度高等優點，盡管具有脆性大的缺點，仍成為骨組織工程領域研究的重要分支之一，有著廣闊的市場前景。?

據文獻報道，二維表面的納米及微米拓撲結構對細胞黏附和細胞分化都有著重要的調節作用[Kulangara?K?and?Leong?KW,?2009,?Soft?Matter;?Geblinger?D,?et?al,?2010,?Journal?of?Cell?Science;?Pan?Z,?et?al,?2012,?Biomaterials.]。具有合適微米、納米尺度拓撲結構的表面比同種材料的平滑表面更有利于細胞的黏附生長和細胞分化方向的調控。利用生物可降解高分子材料制備的多孔支架，其內表面往往相對比較平整，不容易進行拓撲結構的修飾。而磷酸鈣骨水泥固化后的表面一般自行形成微米或納米級的拓撲結構，常見的有片狀、凹坑、凸起等結構。?

由β-磷酸三鈣/羥基磷灰石（β-TCP/HA）組成的雙相磷酸鈣（BCP）最早出現于1920年（當時認為是磷酸三鈣），在具有一般磷酸鈣鹽良好的生物相容性的同時，還結合了羥基磷灰石骨誘導性好、力學強度高及β-磷酸三鈣降解快、骨吸收性好的優點。β-TCP和HA比例也可進行調節，合適比例及孔結構的BCP陶瓷可具有骨誘導性。因此，BCP在硬組織修復、置換等方面的應用被大量研究，已經在20世紀80年代初以BCP陶瓷的形式在牙科和藥物應用中進入了臨床。[LeGeros?RZ,?et?a1,?Journal?of?Materials?Science:?Materials?in?Medicine,?2003;?Kurashina?K,?et?al,?Biomaterials,?2002;?Gerber?T,?et?al,?Journal?of?Sol-Gel?Science?and?Technology,?2003.?]?

現有的關于骨水泥多孔支架的文獻和專利報道中，孔的內表面多為顆粒堆積的拓撲結構，或并無明顯高低起伏，細胞的黏附生長優于普通的高分子類組織工程支架。本發明針對以上背景，提供一種具有多級尺度的拓撲形貌的新型骨水泥多孔支架，進一步改善細胞的黏附生長。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種內表面具有花蕊型層疊片狀微納米拓撲形貌的骨水泥多孔支架，以提高細胞在支架內表面的黏附，進而調控細胞的其他行為并促進組織修復，其內表面分布有不連續的微納米結構的花蕊型層疊片狀凸起，與在背景區域連續堆積的顆粒結構。?

本發明的目的之二在于提供該多孔支架的制備方法。?

為達到上述目的，本發明采用的構思是：β-磷酸三鈣/羥基磷灰石雙相磷酸鈣作為骨水泥粉末的主要原料，通過物理混合摻入碳酸鈣作為發泡劑；以檸檬酸水溶液體系為固化液，添加殼聚糖作為增強劑。將骨水泥粉末與固化液按照一定的液固比調和成粘稠膏狀，反應生成二氧化碳進行發泡致孔，注入模具進行塑型，待凝固后脫模。然后在一定的溫度和濕度條件下養護，至強度基本穩定，再經打磨加工，去除與模具直接接觸的部分，使支架內部的聯通孔露出，最終制得內表面具有復雜拓撲形貌的骨水泥多孔支架材料，內表面具有不連續的微納米花蕊型層疊片狀結構與連續的幾百個納米大小的顆粒結構。?

根據上述構思，本發明采用如下技術方案：?

一種內表面具有花蕊型層疊片狀微納米拓撲形貌的骨水泥多孔支架，其特征在于該骨水泥多孔支架的內部為不規則多孔結構，孔徑為100～1000?μm、孔隙率為5～95%，孔與孔之間相互聯通，孔的內表面為不光滑表面，連續分布著大小為200～800?nm的顆粒，其中不連續的分布著微米級的凸起結構，該凸起結構的大小為2～8?μm，高度為1～5?μm。

上述的微米級凸起結構為花蕊型層疊片狀的微納米復合結構，其花瓣狀單片的厚度小于10?nm。?

一種制備上述的?內表面具有花蕊型層疊片狀微納米拓撲形貌的骨水泥多孔支架的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為：?