[發明專利]一種復合磁性納米材料的3D打印多孔金屬支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201410681766.0
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104353124A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 尹博;王海;許海燕;劉健;馬培;吳志宏;邱貴興
• 申請（專利權）人: 吳志宏
• 主分類號: A61L27/56
• 分類號: A61L27/56;A61L27/50;A61L27/22;A61L27/10;A61L27/02
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 叢芳

技術領域

本發明屬于生物醫學材料領域，涉及一種復合磁性納米材料的3D打印多孔金屬支架及其制備方法，具體涉及一種復合了由生物陶瓷材料、天然高分子材料、磁性粒子構成的三維微支架的多孔金屬支架及其制備方法。

背景技術

由于疾病和創傷造成的骨缺損是臨床上的常見病，也是骨科治療的世界性難題之一，嚴重影響著患者的生活質量。目前，治療骨缺損的方法有自體骨和異體骨移植、可降解生物材料和醫用金屬材料移植，以及組織工程技術等。自體骨雖好，但來源有限，而且會給患者帶來不必要的二次創傷；異體骨又存在免疫原性和致病性等缺點；可降解生物材料因具有良好的生物相容性在臨床上已有了比較廣泛的應用，但由于缺乏足夠的機械強度，只能應用于小范圍、非承重部位骨缺損的治療；大范圍、承重部位骨、關節缺損的治療在臨床上只能采用金屬材料的移植，醫用金屬材料雖然具有良好的生物相容性，但缺乏生物活性，且金屬材料的彈性模量遠高于人體骨組織，因此，術后出現了各種并發癥，治療效果不夠理想。組織工程技術雖然比較先進，并開始在臨床上逐漸應用，但目前組織工程技術構建的骨修復體仍然缺乏足夠的機械強度，不適合大范圍、承重部位骨缺損的修復。因此，研發一種新型骨修復材料，使其既具有理想的機械強度和與人體骨組織相匹配的彈性模量，又具備可降解生物材料的優異生物學性能，對于提高大范圍、承重部位骨缺損治療的遠期療效具有重要的科學意義和實用價值。

目前，快速成型技術三維打印被廣泛應用于個性化骨修復支架材料的制備，是生物醫學、材料科學和現代制造技術等多學科交叉發展的產物，能夠滿足臨床治療的迫切需求。三維打印骨組織工程支架的強力較大，更接近于天然骨的力學性能。該方法有效地縮短了開發周期，降低了研發費用，其精確定制可以滿足不同部位不同形狀的骨缺損修復，在復雜性狀的骨支架制備方面具有獨特的優勢。可以根據病人個性化的要求快速制備出任意形狀大小的骨組織工程支架。然而現有的三維打印骨組織工程支架由于打印技術的限制，其結構無法再更精細的尺度上模仿天然骨的結構，孔徑尺寸過大無法提供所必需的粘附位點使得組織難以長入支架內部。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明的目的在于提供一種復合磁性納米材料的3D打印多孔金屬支架。所述復合磁性納米材料的3D打印多孔金屬支架既克服了多孔金屬支架缺乏生物活性的缺陷，同時克服了生物可降解材料機械強度不夠導致應用范圍小的缺陷。本發明的復合磁性納米材料的3D打印多孔金屬支架可用于臨床上承重部位的大段骨缺損的修復和治療。另外，本發明的目的還在于提供了一種上述復合磁性納米材料的3D打印多孔金屬支架的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供了一種復合磁性納米材料的3D打印多孔金屬支架，所述復合多孔金屬支架由多孔金屬支架和位于所述多孔金屬支架內部由磁性粒子、天然高分子材料、生物陶瓷構成的三維微支架組成。本發明的復合磁性納米材料的3D打印多孔金屬支架平均孔徑為50-100μm。

優選地，所述磁性粒子與天然高分子材料的質量比為1-20：1.5-20；更優選地，所述磁性粒子與天然高分子材料的質量比為5：3-5。

優選地，所述天然高分子材料與生物陶瓷的質量比為4：1-4。

進一步，本發明的多孔金屬支架可以是多孔鈦合金支架、多孔純鈦支架、多孔不銹鋼支架、多孔鈷合金支架。在本發明的具體實施方案中，所述多孔金屬支架是多孔鈦合金支架。

進一步，本發明使用的天然高分子材料可以是膠原、明膠、絲素蛋白、玉米蛋白、藻酸鹽、殼聚糖、透明質酸鈉、海藻酸鈉、硫酸葡聚糖、肝素鈉、硫酸軟骨素或硫酸角質素中的一種或幾種。在本發明的具體實施方案中，所述天然高分子材料為明膠。

進一步，本發明使用的生物陶瓷可以是納米羥基磷灰石、磷酸三鈣或者磷酸鈣中的一種或幾種。在本發明的具體的實施方案中，所述生物陶瓷是納米羥基磷灰石。優選地，所述納米羥基磷灰石的直徑為20nm。

進一步，本發明使用的磁性粒子是γ-Fe₂O₃或Fe₃O₄。

本發明還提供了一種復合磁性納米材料的3D打印多孔金屬支架的制備方法，所述制備方法包括下列步驟：

(1)制備多孔金屬支架；

(2)制備磁性粒子、天然高分子材料、生物陶瓷的混合液；

(3)將步驟(2)獲得的混合液注入步驟(1)獲得的多孔金屬支架中；

(4)將步驟(3)獲得的多孔金屬支架浸泡在步驟(2)制備的混合液中，放置4℃冰箱冰凍；