[發明專利]一種鎂/聚乳酸復合骨支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201810720589.0
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN110665067B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 馮佩;帥詞俊
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: A61L27/56
• 分類號: A61L27/56;A61L27/58;A61L27/44;B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生;魏娟

本發明屬于骨支架材料的制備技術領域，具體公開了一種鎂/聚乳酸復合骨支架，由鎂和聚乳酸的復合粉末經選擇性激光燒結得到。本發明還公開了一種所述的鎂/聚乳酸復合骨支架的制備方法，將聚乳酸和鎂加在溶劑中經磁力攪拌和超聲分散混合得混合溶液；混合溶液經過濾、干燥后制備所述的復合粉末；復合粉末置入充有氬氣氣氛保護的激光3D打印系統中經選擇性激光燒結，制得所述的骨支架；本發明中，通過所述的組分配合創新的選擇性激光燒結，可以獲得空隙合理，強度優、且兼具良好降解性能的骨支架。

技術領域

本發明屬于生物醫學組織工程技術領域，特別是提供了一種利用鎂促進聚乳酸骨支架降解的方法。

背景技術

創傷、感染、骨腫瘤及先天性骨病等原因造成的骨缺損，特別是大段骨缺損的修復和功能重建一直是國內外研究的難點。聚乳酸(PLA)是一種具有良好生物相容性、可降解性和加工性能的高分子材料，已被美國食品和藥物管理局批準應用于人體。PLA可在人體內完全降解，降解產物能被人體吸收，無刺激和毒副作用，對人體高度安全，無需二次手術取出；其彈性模量與傳統的不銹鋼、鈦合金等醫用金屬相比更接近于人體骨組織，降低了應力遮擋效應。但PLA在人體生理環境中的降解速率過慢，完全降解需要2-3年的時間，難以與骨組織再生速率相匹配(新骨的生長速度是12-18周)而阻礙新骨組織的生長，此外PLA的降解中間產物呈酸性，易造成組織局部炎癥反應。

行業內急需一種易于降解且性能優異的骨支架材料。

發明內容

基于現有復合骨支架存在的技術不足，本發明提供了一種鎂/聚乳酸復合骨支架(本發明也稱為Mg/PLA復合骨支架)，旨在改善骨支架的生物可降解性。

本發明還提供了一種所述的Mg/PLA復合骨支架的制備方法。

為了滿足骨缺損的修復要求，一方面人工骨必須具有可控的內部多孔結構如合適的孔尺寸、高的孔隙率及互連的孔形態；另一方面人工骨的外部形狀取決于患者骨缺損部位的解剖結構，由于不同患者的骨缺損部位不同，相同部位的大小、形狀等也不盡相同，故骨支架的制作必須因人而異，因殘而異。這就要求人工骨的制備技術不僅能制備內部互連的孔結構，而且能實現骨支架個體化外形的精確制備，而目前常規制備技術很難同時滿足這些要求。選擇性激光燒結技術一方面特別適合于制備具有復雜內部結構的零件，可準確地制備人工骨的內部孔結構，實現孔徑、孔分布和連通性等的精確控制；另一方面有望便捷、快速地為患者量體裁衣，制造出與缺損部位相匹配的骨支架，使患者告別過去“削足適履”的傳統治療方式。為了獲得一種具有優異降解性能的骨支架，本發明人嘗試采用含有鎂/PLA的作為打印材料，通過3D打印方法得到的骨支架，但Mg的化學性能非常活潑，在激光燒結過程中很容易發生氧化反應甚至會發生爆炸，且打印得到的骨支架材料的性能并不理想，降解性和強度均難于滿足要求。通過進一步研究發現，在保護氣氛下，并控制在所要求的鎂含量、激光燒結密度下，方可獲得具有優異降解性能，并兼具優異機械強度的骨支架，故提供以下技術方案：

一種鎂/聚乳酸復合骨支架，由鎂和聚乳酸的復合粉末在保護氣氛下選擇性激光燒結得到；

復合粉末中，鎂的含量為5～20wt.％；

選擇性燒結過程中，掃描速度為150～300mm/min，激光功率為2～4W。

本發明中，通過所述的含量的組分配合創新的所述參數范圍下的選擇性激光燒結工藝，可以克服因鎂活性高，選擇性燒結過程中被破壞的問題，可以獲得孔隙合理，強度優、且兼具良好降解性能的骨支架。

本發明研究發現，對于選擇性燒結工藝而言，控制鎂的含量對制得的骨支架的性能具有重大影響。研究發現，若鎂的含量低于5wt.％時，鎂在骨支架中的含量過低，對骨支架降解速率以及強度均具有較大影響，若鎂的含量高于20wt.％時，鎂在骨支架中的含量過高，易出現鎂在基體中形成連續相，使骨支架的力學性能大幅降低，并且骨支架不能均勻地降解，局部降解速率過快。