[發明專利]一種分層分量載藥人工骨支架的制備方法

在審

• 申請號: 201610186928.2
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105749337A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 汪焰恩;車煜;魏慶華;李欣培;楊明明;柴衛紅;盧婷利;趙雯
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: A61L27/12
• 分類號: A61L27/12;A61L27/54;A61L27/56;A61L27/58
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明涉及醫用人工骨移植材料的技術領域，具體涉及一種通過載有多種藥物的磷酸鈣骨水泥來制備分層分量人工骨支架的方法。

背景技術

在骨科領域，由于嚴重創傷、骨腫瘤、骨髓炎等多種原因所致的骨缺損十分常見。目前常用的骨修復材料包括自體骨和異體骨。自體骨來源有限，術后并發癥較多，增加了患者的創傷和痛苦；異體骨由于外源性會導致機體產生排斥反應，而且存在松動、斷裂等問題，移植成功率低。創傷性骨損修復過程中，極易引發感染，替代骨移植成功與否與是否感染密切相關，而很多實際工作中大多患者是在感染狀態下或是高感染風險下植骨的，所以期間需大量抗生素預防治療，時下許多研究都將重點放在骨支架的相容性，誘導活性及生物力學特性等方面，卻很少注意到所采用的骨支架材料的抗感染及治療感染的特性上。考慮到骨支架所需的抗感染特性，由于磷酸鈣骨水泥有大量的微孔結構存在，為與多種藥物的結合創造了優良的條件，且接合過程不改變藥物的活性，所以可以將磷酸鈣骨水泥作為載體，制備載藥骨支架；人工骨作為成骨細胞的載體，起著為成骨細胞生長提供充足的營養物質和生存空間的重要作用，具有抗感染特性的載藥人工骨可以減少患者感染風險。

理想骨替代物應該滿足如下要求：1、與人體組織具有良好生物相容性，無免疫源反應，具有抗感染的功效；2、與人骨力學性能相近似，且具有一定的強度和支撐力；3、優良的三維微觀結構，保證培養液及血液能夠進入骨支架內部，且易于成型；4、良好的成骨誘導性；5、具有合適的表面理化性質，且能被宿主骨組織吸收替代；6、取材方便，易于大量制作。因此，在保證人工骨的承載功能(彈性模量)滿足要求的前提下，人工骨需要制成多孔結構，即滿足一定的孔隙率，從而促進人工骨體內生物相容性，保證骨細胞和營養液物質在支架內的傳輸。

在眾多骨科疾病的生物材料中，磷酸鈣骨水泥由于其高度的生物相容性、骨傳導性、自固化和可任意塑型性、可降解性等優良性能而成為當今生物材料的熱點之一。磷酸鈣骨水泥的水化產物是弱結晶的羥基磷灰石，與天然骨中的無機成分很相似，因此具有良好的生物相容性。由于磷酸鈣骨水泥固化后形成大量的凝膠微孔有著良好的緩釋性能，載藥后植入機體可以降低術后感染的風險。

大量研究資料表明，載藥磷酸鈣骨水泥在治療慢性骨髓炎上與傳統全身使用抗生素治療有其獨特的優勢：1.可以準確的在病患所需部位投藥，使抗菌的效果更強大，避免了因為抗生素用量不足而導致的病情拖延，使得骨髓炎久治不愈；2.在形成局部藥物濃度較高的的同時，進入血液循環的藥物量較少，避免了抗生素對其他臟器的毒副作用；3.可以直接在感染部位形成比較高的藥物濃度，而無需受該部位血液供應的影響。

根據病患個體特性建立的CAD模型，將該模型導入生物三維擠壓成型機中，按一定比例將所需藥物與磷酸鈣骨水泥混合；然后通過生物三維擠壓成型機將混合物按照三維模型圖噴灑出，實現人工骨支架的制備。克服了現有技術在多孔陶瓷支架制備過程中由于燒結而可能導致污染的弱點，本發明在制備磷酸鈣骨水泥的過程中沒有高溫燒結的過程，而且反應不會發熱，同時在擠壓成型過程中，載體與藥物未受到污染。

目前尚無報道利用載藥磷酸鈣骨水泥通過生物三維擠壓成型機制備載藥人工骨支架，同時根據病患的需要，載入多重藥物，且每種藥量的多少可根據病患的需求來按需加入，通過藥物包埋的順序不同可達到分層次釋放的效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種生物相容性好、含不同藥量，多重載藥的人工骨支架的制備方法。

本發明采用生物三維擠壓成型機快速成型方法，將不同藥物與磷酸鈣骨水泥混合包埋，利用計算機處理人工骨支架三維CAD模型，將生物黏結劑與混合粉末均勻混合后裝入生物三維擠壓成型機，通過擠壓成型得到一種符合病人個體骨孔隙率，具有抗感染特性，生物相容性好的的骨支架模型。

本發明的技術方案為：

所述一種分層分量載藥人工骨支架的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：根據人工骨支架對后釋放藥物的濃度要求，配置含有不同質量分數后釋放藥物的若干種二水磷酸鈣混合粉末；所述二水磷酸鈣混合粉末由二水磷酸鈣粉末與后釋放藥物粉末混合而成；

步驟2：對于含有某一質量分數后釋放藥物的二水磷酸鈣混合粉末，采用以下過程得到滿足某一后釋放藥物濃度要求的第一混合粉末：