[發明專利]鍶協同有序微米結構成骨的羥基磷灰石生物陶瓷制備方法

在審

• 申請號: 201810072190.6
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108147806A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 林開利;張欣然;李昊天
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B35/447
• 分類號: C04B35/447;C04B35/626;C04B35/622;A61L27/12;A61L27/50;B28B3/00;B28B7/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本發明涉及一種鍶協同有序微米結構成骨的羥基磷灰石生物陶瓷制備方法，包括以下步驟：(1)制備鍶摻雜的羥基磷灰石粉體；(2)將鍶摻雜的羥基磷灰石粉體與粘結劑混合均勻，置于底部墊有有機塑料網篩的模具中，經干壓成型、高溫燒結，冷卻后得到鍶摻雜的羥基磷灰石生物陶瓷。與現有技術相比，本發明采用干壓成型技術，以網眼孔徑尺寸為25?75μm的有機塑料網篩作為調控有序結構的模板，在鍶摻雜羥基磷灰石的基礎上制備表面具有有序微米圖案結構，使其具有更好的成骨細胞的黏附、增殖及分化，制備方法新穎、簡單易行、且無需特殊設備即可低成本、規模化制備獲得具有協同成骨分化作用的鍶摻雜表面有序微米結構羥基磷灰石生物陶瓷。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料領域，具體涉及一種鍶協同有序微米結構成骨的羥基磷灰石生物陶瓷制備方法。

背景技術

羥基磷灰石(Hydroxyapatite,HAp)與人骨磷灰石組成結構相似，且具有無毒、安全、良好的生物相容性。在體內，羥基磷灰石在體液的作用下，會部分降解，釋放出鈣和磷并參與成骨，從而具有骨傳導作用。但是，作為骨組織工程細胞外基質替代物的HAp相對親水性差、細胞吸附力弱以及骨誘導性差，需要進行必要的表面修飾和化學修飾，以提高表面生物活性、利于細胞在材料上的粘附、促進細胞增殖分化以及骨誘導性。近年來研究表明，植入體化學改性和表面形貌修飾可有效提高成骨活性及成骨速率。

鍶(Strontium，Sr)作為人體內必需的微量元素，是骨骼和牙齒的重要組成部分，在元素周期表中與鈣(Calcium，Ca)同族，化學結構和極性具有相似性，Sr具有刺激骨基質形成，抑制骨吸收的功能。研究表明，Sr摻入HAp后，Sr離子可置換HAp中的Ca離子，成為鍶摻雜羥基磷灰石(Sr-HAp)，而且由于Sr離子和Ca離子之間半徑和性質的差異，會使原有HAp晶格發生改變，改變HAp的晶體結構和生物降解性，從而使其具有更好的生物相容性和骨傳導性。但任何一種元素在體內都存在最佳生物學濃度范圍，超過這一范圍就會存在毒性風險，Sr-HAp的生物學性能的改變與摻鍶量密切相關。

成骨細胞在材料表面的粘附、增殖及分化等生物行為是骨組織再生修復的基礎，通過對材料表面結構進行修飾可更好的模擬細胞生存微環境，最大限度地提高細胞的附著和組織整合，有利于骨組織的修復與再生。圖案化技術(patterning technique)為材料表面修飾的重要方法，其在微電子、光學、化學等領域已有廣泛的研究與應用，而90年代末美國哈佛大學的兩位教授所領導的課題組合作完成了材料圖案化與細胞響應之間的關系研究，為此技術在生命科學領域的應用開辟了新的道路(Piccolo et al.1997)。2004年，McBeath R等首次研究了材料圖案化技術修飾對干細胞的作用。目前，各種類型的圖案化技術被應用于制備生物材料的研究，使表面修飾的材料可以對細胞外基質進行細胞水平和分子水平的仿生與模擬，對細胞黏附、增殖、遷移、及分化等生物學行為起到促進作用。近年來研究表明，細胞自身及其形成的黏著結構的尺寸都在微米尺度，微米圖案修飾不僅能夠精確控制細胞位置、尺寸、形狀等多方面，還可以有效促進細胞的黏附、增殖、以及分化等性能，因此微米圖案修飾被用于細胞黏附及凋亡行為的研究。進一步，近年來科學家逐漸揭示了表面修飾的一些因素對于干細胞例如骨髓間充質干細胞等的分化、增殖行為也有顯著影響，例如細胞間的接觸程度和細胞的鋪展面積等。綜上，微米圖案表面修飾對于提高骨組織工程生物材料的性能具有重要作用。