[發(fā)明專利]一種三維打印多孔白硅鈣石生物陶瓷支架及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710301010.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-02
• 公開（公告）號(hào): CN107235721B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 竇源東;吳成鐵;孫先昌;陳振華;任志偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煙臺(tái)正海生物科技股份有限公司
• 主分類號(hào): A61L27/56
• 分類號(hào): A61L27/56;A61L27/10;A61L27/02;A61L27/50;A61L27/54;C04B35/22;C04B35/64;C04B38/00;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y80/00;B28B1/00
• 代理公司: 11245 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 關(guān)暢;吳愛琴

本發(fā)明公開了一種三維打印多孔白硅鈣石生物陶瓷支架及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明首先通過將白硅鈣石粉體、燒結(jié)助劑和一定比例的粘結(jié)劑水溶液進(jìn)行調(diào)和后得到漿料，之后利用三維打印技術(shù)制備獲得具有可控多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷支架坯體，再通過高溫?zé)Y(jié)得到具有多孔結(jié)構(gòu)與良好力學(xué)性能的白硅鈣石陶瓷支架材料。本發(fā)明所制備的三維打印白硅鈣石生物陶瓷支架，其孔徑和孔隙率可控，生物相容性好，力學(xué)性能顯著優(yōu)于同結(jié)構(gòu)的磷酸鈣陶瓷支架，同時(shí)具有優(yōu)異的誘導(dǎo)成骨活性以及成血管活性，預(yù)期可用于促進(jìn)各種類型缺損骨組織的再生修復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種三維打印多孔白硅鈣石生物陶瓷支架及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

由創(chuàng)傷、腫瘤、先天性畸形、老齡化及事故等原因?qū)е碌墓侨睋p是威脅人體健康的主要原因。目前被視作臨床金標(biāo)準(zhǔn)的自體骨移植經(jīng)常受供體來源和二次創(chuàng)傷的限制，同種異體或異種骨修復(fù)材料存在病毒傳播及免疫排斥等風(fēng)險(xiǎn)，因此具有良好的促進(jìn)骨再生特性的人工合成骨修復(fù)材料有著迫切的臨床需求和廣闊的發(fā)展前景。

目前在臨床中廣泛使用的合成骨修復(fù)材料為磷酸鹽類生物陶瓷，如羥基磷灰石和β-磷酸三鈣陶瓷，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于組成與天然骨組織的無機(jī)組分類似，因此具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，但存在不能主動(dòng)誘導(dǎo)骨再生及降解過慢等不足。近年來，鈣硅基生物活性材料由于在力學(xué)、降解性及生物學(xué)效應(yīng)方面表現(xiàn)出了顯著優(yōu)于傳統(tǒng)磷酸鹽陶瓷的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了大量的關(guān)注和研究。白硅鈣石(bredigite，Ca₇MgSi₄O₁₆)作為一類具有代表性的硅酸鹽生物活性陶瓷，表現(xiàn)出了優(yōu)異的生物相容性、磷灰石礦化能力和生物活性。白硅鈣石生物陶瓷在模擬體液中浸泡后能在其表面形成一層羥基磷灰石礦化層，成骨細(xì)胞可在其表面進(jìn)行良好的貼附和鋪展(Wu C,Chang J,Wang J,et al.Preparation andcharacteristics of a calcium magnesium silicate(bredigite)bioactive ceramic.[J].Biomaterials,2005,26(16):2925-2931.)，同時(shí)在降解過程中白硅鈣石陶瓷可釋放Ca²⁺,Mg²⁺,Si⁴⁺等多種離子產(chǎn)物，Ca²⁺和Si⁴⁺能夠促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞增殖和分化，Mg²⁺也被證實(shí)可通過免疫調(diào)控過程對(duì)血管化和骨再生有顯著的促進(jìn)作用，是制備具有骨誘導(dǎo)功能再生修復(fù)材料的理想組成(Wang M,Yu Y,Dai K,et al.Improved osteogenesis andangiogenesis of magnesium-doped calcium phosphate cement via macrophageimmunomodulation[J].Biomaterials Science,2016,4(11):1574-1583.)。

除在組成上含有可促進(jìn)成骨及成血管的營養(yǎng)元素外，理想的骨修復(fù)材料還需要具有良好的多孔結(jié)構(gòu)與優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度。傳統(tǒng)采用造孔劑法、發(fā)泡法及凍干法等制備得到的多孔骨修復(fù)支架材料存在孔徑連通性差、力學(xué)性能不足等問題，限制了其在骨缺損修復(fù)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種三維打印白硅鈣石生物陶瓷支架及其制備方法和用途。該生物陶瓷支架通過三維打印成型可以獲得可控的多孔結(jié)構(gòu)，通過高溫?zé)Y(jié)可以獲得致密的微結(jié)構(gòu)與良好的力學(xué)性能，并具有良好的生物相容性、成骨以及成血管活性。

本發(fā)明的第一方面是提供一種生物陶瓷支架。

本發(fā)明所提供的生物陶瓷支架，是利用三維打印技術(shù)制備的白硅鈣石生物陶瓷支架，即三維打印白硅鈣石生物陶瓷支架。

所述三維打印白硅鈣石生物陶瓷支架，具有可控的孔結(jié)構(gòu)，孔徑為100～500μm，孔隙率為20％～80％。