[發明專利]一種3D打印納米銀抗菌骨修復材料及其制備方法

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• 申請號: 201810054100.0
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN110051881A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 張明
• 申請（專利權）人: 深圳中科精誠醫學科技有限公司
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/04;A61L27/12;A61L27/02;A61L27/50;A61L27/54;A61L27/56;A61L27/58
• 代理公司: 深圳市世聯合知識產權代理有限公司 44385
• 代理人: 汪琳琳

本發明公開了一種3D打印納米銀抗菌骨修復材料及其制備方法。一種3D打印納米銀抗菌骨修復材料，包括按照質量百分比的如下組分：60％～70％的可生物降解聚合物、25％的可生物降解無機物以及5％～15％的納米銀。本發明將聚合物/無機物/納米銀復合于同一骨修復材料中，該骨修復材料具有良好抗菌活性、生物相容性，適宜的初始力學強度、具有良好的骨傳導性及骨誘導性，降解速度可調、降解產物中性等優點。同時結合低溫快速成型技術，可以精確化、定量化、靈活有效的控制該復合三維多孔骨修復材料的宏觀尺寸及微觀形貌。實現個性化、快速、有效、低成本的生產。

技術領域

本發明涉及了骨修復材料技術領域，特別是涉及了一種3D打印納米銀抗菌骨修復材料及其制備方法。

背景技術

創傷、感染、骨腫瘤、骨壞死等原因造成的骨缺損特別是長段骨缺損的修復和功能重建一直是骨科領域的難題和研究熱點。目前，傳統自體松質骨移植是治療局部骨缺損的金標準。自體骨移植提供了最佳的骨傳導、骨誘導及骨生成作用。但自體骨移植來源非常有限，造成供骨區的創傷、術后并發癥和治療費用等問題，進而嚴重限制自體骨移植治療長段骨缺損的應用。異體骨雖然不受數量限制，但異體骨容易引起排斥反應，通過加工處理可降低異體骨的排斥反應，但其自身成骨誘導和骨生成作用已遭到破壞，新骨替代緩慢，生物力學性狀差等問題，因此治療效果欠佳。

利用組織工程技術制備人工骨移植替代物修復骨缺損是目前再生醫學領域的一個研究熱點。傳統的組織工程技術需要于體外在骨移植替代物上培養高濃度種子細胞，形成細胞與材料的復合體后，移植于體內達到修復骨缺損的目的。但傳統的組織工程技術修復長段骨缺損面臨著：體外細胞培養引入的病毒或細菌感染的風險、自體干細胞取材有限、以及干細胞體內定向分化成骨的問題。同時手術費用昂貴、周期長、不具有普適性等問題皆限制了傳統組織工程骨移植替代物的臨床推廣、應用和產業化。因此研發一種生物學穩定，易于使用而且價格低廉的具有骨形成促進作用的骨修復材料用于長段骨缺損修復具有創新和應用價值。

另一方面，因細菌感染引起的慢性骨感染是骨缺損治療中的難點。細菌可以通過血源播散和開放創面(如骨折或潰瘍)以及內固定手術造成感染。其中骨修復和填充材料相關的感染隨著臨床應用的增多，發病率呈上升趨勢，防止骨修復材料感染是目前臨床上亟需解決的問題。慢性骨髓炎的治療不僅要控制感染，還要修復手術清楚局部死骨所留下來的骨缺損，理想的抗菌骨修復材料不但能夠在局部長期維持有效的抗菌作用，同時還能夠促進骨再生、骨修復。

聚羥基乙酸-羥基丙酸共聚物(PLGA)是經美國食品藥品管理局(FDA)批準的可用于人體的生物醫用材料。因其具有良好的生物相容性，降解速度可控，可塑性高而廣泛應用于骨修復材料的研究。但因PLGA材料細胞黏附性能差，力學強度低，同時酸性降解產物造。成局部細胞炎癥等缺陷限制了其在作為骨修復材料在臨床上使用。目前的研究趨勢是通過材料表面改性及復合材料的方法改善其缺點。

相比于PLGA的上述缺點，β-磷酸三鈣(β-TCP)在具有良好的生物相容性的同時，無任何局部炎性反應及全身毒副作用，植入機體后可與骨直接融合。但β-TCP脆性大，柔韌性不夠，在承受拉伸和彎曲載荷時很小的應力下就會失效，且降解性能不易調節也是不可忽視的缺點。同時β-TCP在制備過程中需要高溫燒結，不利于生物活性因子的負載，降低材料的骨誘導潛力。

PLGA/TCP復合材料則可以避免上述兩種材料單獨使用時的缺陷。PLGA/TCP復合多孔支架具有良好的骨傳導性、優良的生物相容性，又有一定的初始力學強度。可通過PLGA，TCP在多孔支架中的成分配比調控支架的力學強度、降解速率等。同時，TCP也可以在一定程度上中和PLGA的酸性降解產物，減少局部炎癥反應。是目前最有臨床應用前景的骨修復材料之一。

目前已有相關研究表明PLGA/β-TCP為載體的復合材料能夠有效促進骨缺損修復，但其作為載體與納米銀結合形成抗菌系統善未見報道。

發明內容