[發明專利]一種雙層骨修復膜材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710205671.5
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106975106A
• 公開（公告）日: 2017-07-25
• 發明（設計）人: 張立群;池騁;宮敏;石銳;麻文伯
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: A61L27/58
• 分類號: A61L27/58;A61L27/56;A61L27/54;A61L27/18;A61L27/22;A61L27/20;D04H1/728;D01D5/00;D01F8/14;D01F8/02;D01F1/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種雙層骨修復膜材料的制備方法，屬于生物材料領域，具體涉及一種以可降解脂肪族聚酯所形成的纖維作為主要基體材料并加載抗菌藥物的外層膜和加載促成骨物質的內層膜復合而成的雙層骨修復膜材料及其制備方法。

背景技術

骨缺損是臨床上非常常見的創傷，骨的修復過程是非常漫長的，它主要包括血腫和炎癥期、初始骨痂反應期、軟骨形成期以及骨形成及改建期。在骨修復過程中細胞分泌多種生長因子以不同時序發揮作用，保證骨缺損的修復。

在臨床上，當骨缺損發生時，最好的辦法是進行骨移植，主要包括自體骨移植，同種異體骨移植以及非組織修補術等，其中對骨缺損修復效果最好的是自體骨移植。但是，自體骨取用過多會給患者帶來新的創傷及并發癥；同種異體骨移植可以克服部分自體骨移植帶來的問題，但是會受到供體來源、移植時組織狀況以及免疫原性等的限制；非組織修補術通常用于關節替代手術，主要問題就是不能跟周圍的組織整合進而形成感染的病灶。對于骨缺損或者組織缺損，理想的解決辦法就是要克服以上三個方面的問題。生物材料領域為解決這一問題提供了潛在的選擇。

作為一個理想的骨修復支架材料，需要滿足以下四個方面的要求：

(1)具有生物相容性、骨傳導性、骨誘導性，能夠為正常的細胞活動提供支持；

(2)可生物降解性，能夠為新組織的長入提供空間并逐漸被新組織取代；

(3)一定的力學性能，能承受手術操作過程以及骨生長過程中的應力；

(4)連貫多孔結構，為新組織的生成運輸營養物質和廢物。

靜電紡絲技術是一種制備納米纖維的簡單通用方法，由于其藥物加載方式簡單易行，在靜電紡絲過程中可以將不同的藥物容易的加載到纖維中，另外，藥物在載入纖維中后不會發生性能變化，仍能保持其性能，可以用來預防術后感染或促進骨的生成。因此，靜電紡絲制備的納米纖維載藥膜具有良好的臨床應用前景。同時骨缺損處多種生長因子缺乏或是活性不足是影響骨再生的重要原因，因此，研究一種既可以抗菌消炎又可以促進骨修復的生物材料是十分重要的。同時，由于抗感染藥物主要作用于發炎的周圍組織，而促成骨物質則需直接作用于骨骼。為了提高藥物的利用率，使用雙層膜結構來分別加載這兩種藥物是一種很有效的方法。

本專利中涉及的促成骨物質主要指羥基磷灰石、氧化石墨烯、碳納米管、磷酸三鈣、淫羊藿苷；生物玻璃包括有45S5、磷灰石-硅灰石活性玻璃、可切削生物活性玻璃；生長因子如骨形態發生蛋白(BMP)、成纖維細胞生長因子(FGF)、轉化生長因子(TGF-Β)、血小板衍生生長因子(PDGF)、血管內皮細胞生長因子(VEGF)和胰島素樣生長因子(IGF)。其中，生物玻璃是指由SiO₂，Na₂O，CaO和P₂O₅等基本成分組成的硅酸鹽玻璃。它具有良好的生物相容性，可以與骨組織緊密結合。由于其良好的促成骨性能和優良的加工性能，生物玻璃在修復骨缺損方面有著廣闊的前景。然而，生物玻璃材料本身較硬脆，因此不適合獨立作為支架誘導骨再生。通過靜電紡絲技術將生物玻璃作為促成骨因子混入纖維中，可以有效的規避這個問題。同時，生物玻璃的加入也可以有效的改善纖維膜的機械性能，大大擴展了材料的應用范圍。生長因子是指一類通過與特異的、高親和的細胞膜受體結合，調節細胞生長與其他細胞功能等多效應的多肽類物質。生長因子對不同種類細胞具有一定的專一性，具有促成骨作用的生長因子可以促進生成大量的成骨細胞、抑制破骨細胞。在治療骨質疏松、股骨頭壞死、關節炎、風濕病和因鈣缺乏導致的疾病方面具有很好的效果。

由于材料植入過程中的感染而引起的發炎主要發生在材料周圍的組織中，而促成骨物質則要作用骨組織，二者的作用位置并不相同。為了提高藥物的利用效率，提高治療效果，可以將兩種藥物添加到不同的兩層膜中。內層膜貼近骨骼，添加促進骨生成物質；外層膜貼近組織，添加抑菌藥物。由于兩層膜成分相近，因此可以較為緊密的結合在一起，不易脫落或分離。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙層骨修復膜材料的制備方法，實現抗菌藥物和促成骨藥物的定向釋放，可以促進骨缺損修復，不必二次手術，還可抑制缺損發生后易發生的細菌性感染及炎癥。

雙層骨修復膜材料，其特征是：以具有生物相容性的可降解脂肪族聚酯及天然可降解聚合物作為基體材料，具有多孔結構；材料中含有兩層緊密結合的膜，并在內層膜中添加促成骨成分，外層膜添加抗菌藥物，其中：