[發(fā)明專利]一種表面非晶化的梯度多孔聚磷酸鈣陶瓷材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810232068.0
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108514655B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳傳忠;周婉利;于慧君
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: A61L27/12
• 分類號: A61L27/12;A61L27/56;A61L27/58
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發(fā)明提供一種表面非晶化的梯度多孔聚磷酸鈣陶瓷材料的制備方法。利用熱輻射和熱傳遞加熱的溫差使CPP材料成為僅有外露表面熔融的梯度材料，然后通過保溫、極冷等方法消除材料的應(yīng)力缺陷，通過控制CPP陶瓷晶體熔點的臨界溫度燒成，可以將梯度多孔聚磷酸鈣支架制成一端為熔融冷凝的致密玻璃相表面，另一端為多孔松質(zhì)骨形態(tài)，致密層與疏松層緊密結(jié)合，疏松層包括小孔過渡層和大孔層并且孔徑大小與孔隙率都成梯度分布，結(jié)構(gòu)類似關(guān)節(jié)軟骨組織的梯度生物材料。步驟簡單、操作方便、實用性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種表面非晶化的梯度多孔聚磷酸鈣陶瓷材料的制備方法。

背景技術(shù)

骨軟骨組織工程材料

支架材料是組織工程的核心要素，具有下4方面的主要作用：①作為連接細胞和組織的框架，引導組織生長成特定形態(tài)；②作為信號分子的載體，將其運送到缺損部位，并作為特定細胞相關(guān)誘導因子緩釋體使其植入體內(nèi)緩慢發(fā)揮誘導作用；③作為細胞繁殖分化和新陳代謝的場所，為細胞生長輸運營養(yǎng)物質(zhì)，排除代謝廢物；④支架表面的特殊位點與細胞產(chǎn)生特異性反應(yīng)，對不同類型細胞起“身份斟別”及選擇黏附的作用。真對骨軟骨復合組織，理想的組織工程支架材料應(yīng)該滿足以下10個基本條件：①具有良好的生物相容性：材料本身或降解產(chǎn)物對細胞、組織和機體無毒性，植入體內(nèi)后不引起免疫排斥反應(yīng)；②具有可生物降解性，降解速度與組織再生的速度相匹配；③具有適宜孔隙結(jié)構(gòu)，能為細胞的均勻分布和生長增殖提供足夠的空間。④促進細胞黏附與增殖，能通過表面修飾、控釋生物分子，或?qū)Νh(huán)境刺激做出響應(yīng)等機制對種子細胞的黏附和生長進行調(diào)控。⑤具備承載相關(guān)誘導因子的能力，使其植入體內(nèi)緩慢發(fā)揮誘導作用。⑥支架的容積應(yīng)保持不變，不發(fā)生吸收膨脹或皺縮。⑦支架應(yīng)能與宿主周圍正常組織的結(jié)構(gòu)相似，植入體內(nèi)后能夠與宿主融為一體。⑧具有良好的穩(wěn)固性，使其不易從缺損處脫落。⑨具有適宜的彈性，以滿足關(guān)節(jié)活動時傳導應(yīng)力的需要。⑩具有容易制備、易消毒、保存等特性。目前尚無一種材料能同時具備以上10個條件，這也是目前組織工程骨軟骨存在缺損區(qū)修復組織質(zhì)量缺陷、與宿主界面整合欠佳及缺乏相應(yīng)力學功能等問題的原因所在。關(guān)節(jié)軟骨中骨軟骨下骨部分修復孔隙率60±15％，抗壓強度2-12Mpa。

關(guān)節(jié)骨軟骨組織工程支架材料的來源包括兩大類：天然來源的材料和人工合成材料。(1)天然材料：用于骨組織構(gòu)建的主要包括各種經(jīng)過物理、化學處理的天然骨組織，異種骨和同種異體骨，如脫鈣骨基質(zhì)、脫蛋白骨等；天然珊瑚及珊瑚人工骨；天然大分子物質(zhì)，如膠原、藻酸鈣等。用于軟骨組織構(gòu)建的主要有脫細胞的軟骨基質(zhì)材料，甲殼素、膠原、藻酸鈣、纖維蛋白、透明質(zhì)酸等。膠原蛋白與殼聚糖是天然骨軟骨復合組織仿生生物材料被廣泛研究。(2)人工合成材：用于骨組織構(gòu)建的主要包括陶瓷材料，如羥基磷灰石(HA)、磷酸三鈣(TCP)、雙相鈣磷陶瓷(BCP)、生物活性玻璃陶瓷(BGC)等；有機高分子材料。用于軟骨構(gòu)建的也主要是有機高分子材料。人工合成材料不受來源的限制，容易加工成形，可根據(jù)需要調(diào)整物理、化學、生物力學和降解性能。

骨軟骨復合組織是結(jié)構(gòu)和組成較為復雜的功能器官，由透明軟骨層、鈣化軟骨層和軟骨下骨三層組織構(gòu)成，在骨軟骨復合組織中，各層間以特有的組成與結(jié)構(gòu)緊密連接并具有不同的組織功能。其中，透明軟骨層由軟骨細胞和Ⅱ型膠原、糖胺聚糖等細胞外基質(zhì)組成，主要功能為緩沖分解應(yīng)力，保護軟骨下骨不受損傷；軟骨下骨由成骨細胞、破骨細胞和羥基磷灰石、Ⅰ型膠原等細胞外基質(zhì)組成，主要功能吸收應(yīng)力，維持關(guān)節(jié)的形狀；鈣化軟骨層的主要功能是將透明軟骨牢固地固定在軟骨下骨上，同時鈣化層將關(guān)節(jié)端骨軟骨復合組織分成兩個氧和營養(yǎng)含量完全不同的微環(huán)境。人們往往忽視了對關(guān)節(jié)軟骨與軟骨下骨之間的界面連接結(jié)構(gòu)―鈣化軟骨層的構(gòu)建。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述不足，本發(fā)明提供一種表面非晶化的梯度多孔聚磷酸鈣陶瓷材料的制備方法。制成一端為熔融冷凝的致密玻璃相表面(鈣化層軟骨)，另一端為多孔松質(zhì)骨形態(tài)(軟骨下骨)，結(jié)構(gòu)類似關(guān)節(jié)軟骨組織的梯度生物材料。梯度多孔陶瓷材料包括表面為表面熔融非晶致密層(鈣化層軟骨)和疏松層(軟骨下骨)，致密層與疏松層緊密結(jié)合，疏松層包括小孔過渡層和大孔層并且孔徑大小與孔隙率都成梯度分布。