[發(fā)明專利]一種兼具力學(xué)適配性和成骨活性的骨植入體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810754271.4
• 申請(qǐng)日: 2018-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN109106987B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬立敏;周燁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬立敏
• 主分類號(hào): A61L27/56
• 分類號(hào): A61L27/56;A61L27/50;A61L27/06;A61L27/22;C08H1/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發(fā)明公開了一種兼具力學(xué)適配性和成骨活性的骨植入體及其制備方法，該骨植入體的制備方法包括以下步驟：1)制備硅烷化的多孔鈦合金支架；2)合成甲基丙烯酸酐改性明膠；3)甲基丙烯酸酐改性明膠水凝膠和多孔鈦合金骨架的復(fù)合。本發(fā)明的骨植入體中含有3D打印的低模量、高強(qiáng)度多孔鈦支架支撐結(jié)構(gòu)，且多孔鈦支架孔隙內(nèi)復(fù)合有水凝膠，為細(xì)胞構(gòu)建了類似體內(nèi)的三維微環(huán)境，可以調(diào)控骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的協(xié)同成骨分化和血管生成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種兼具力學(xué)適配性和成骨活性的骨植入體及其制備方法，屬于生物醫(yī)學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

骨是人體承重和運(yùn)動(dòng)的主要器官，而由創(chuàng)傷、畸形、腫瘤、退行性病變等因素導(dǎo)致的骨缺損十分常見。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年新增的骨缺損病例高達(dá)300萬，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量與壽命。目前，小范圍的骨缺損可通過多種手段進(jìn)行治療，但對(duì)于承重部位大段骨缺損的修復(fù)與重建仍是世界難題。

目前，治療骨缺損的方法有自體骨移植、異體骨移植、可降解生物材料移植、醫(yī)用金屬材料移植等。自體骨移植的效果雖好，但來源有限，而且會(huì)給患者帶來不必要的二次創(chuàng)傷；異體骨移植存在免疫原性、致病性等缺點(diǎn)；可降解生物材料移植在臨床上已有比較廣泛的應(yīng)用，具有生物相容性良好的優(yōu)點(diǎn)，但存在機(jī)械強(qiáng)度不夠的缺陷，只能應(yīng)用于小范圍、非承重部位骨缺損的治療；醫(yī)用金屬材料移植是目前臨床上唯一可行的大范圍、承重部位骨、關(guān)節(jié)缺損的治療方法，具有生物相容性良好、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但長(zhǎng)期臨床應(yīng)用亦暴露出不少問題，其中的關(guān)鍵問題之一就是植入物與宿主骨組織之間的界面整合效果不理想以及功能性供血不足，從而易引發(fā)炎癥、骨吸收等并發(fā)癥，最終導(dǎo)致植入物失效，使得植入物的服役壽命不能很好地滿足臨床應(yīng)用的要求。醫(yī)用金屬材料移植易引發(fā)炎癥、骨吸收等并發(fā)癥的原因在于：植入體與骨組織的力學(xué)性能不匹配，成骨活性差以及功能性供血不足，導(dǎo)致骨的整合不理想。

因此，研發(fā)一種新型骨修復(fù)材料，使其既具有理想的機(jī)械強(qiáng)度和與人體骨組織相匹配的彈性模量，又具備成骨活性、促血管生成等功能，對(duì)于大范圍、承重部位的骨缺損治療具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種兼具力學(xué)適配性和成骨活性的骨植入體及其制備方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種兼具力學(xué)適配性和成骨活性的骨植入體的制備方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)設(shè)計(jì)的模型3D打印多孔鈦支架，再對(duì)多孔鈦支架進(jìn)行氧等離子體表面處理、硅烷偶聯(lián)劑溶液浸泡處理，得到硅烷化的多孔鈦合金支架；

2)將明膠溶解在PBS緩沖液中，再加入甲基丙稀酸酐，充分反應(yīng)，再對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行透析，再離心取上層清液進(jìn)行冷凍干燥，得到甲基丙烯酸酐改性明膠；

3)將甲基丙烯酸酐改性明膠和光引發(fā)劑溶解在PBS緩沖液中，再將硅烷化的多孔鈦合金支架浸入其中，再置于紫外光源下進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到兼具力學(xué)適配性和成骨活性的骨植入體。

步驟1)所述多孔鈦支架上的孔洞直徑為300～500μm，孔隙率為60％～85％。

步驟1)中3D打印多孔鈦支架所采用的鈦合金粉末為Ti6A14V，粉末粒徑為15～45μm。

步驟1)所述硅烷偶聯(lián)劑溶液由3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、pH＝3.5的醋酸、水按照體積比1：(0.004～0.006)：(40～60)組成。

步驟2)所述明膠、甲基丙稀酸酐的添加量比為1g：(0.9～1.1)mL。

步驟2)所述反應(yīng)的溫度為45～55℃，反應(yīng)時(shí)間為2～4h。

步驟2)所述甲基丙稀酸酐通過滴加的方式添加。

步驟3)所述甲基丙烯酸酐改性明膠、光引發(fā)劑、PBS緩沖液的添加量比為1g：(0.03～0.04)g：(6～7)mL。