[發明專利]一種Sr-GO/PCL復合骨支架及其制備方法

在審

• 申請號: 201910635515.1
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110327496A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 戚方偉;帥詞俊;彭淑平;楊友文;楊文靜
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: A61L27/44
• 分類號: A61L27/44;A61L27/54;A61L27/58;B29B7/00;B29C64/153;B33Y10/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹;魏娟

本發明提供了一種Sr?GO/PCL復合骨支架及其制備方法，所述復合復支架由PCL基體及分散于PCL基體中的Sr?GO復合顆粒組成，所述制備方法將含Sr²⁺的溶液在攪拌作用下滴加到含GO的溶液中，然后將混合溶液在室溫下靜態反應，GO表面上的含氧功能團將錨定溶液中的Sr²⁺附著沉積并生長形成鍶納米顆粒，得到Sr?GO復合顆粒；將PCL粉體與Sr?GO復合顆粒通過液相混合后，固液分離，得到Sr?GO/PCL復合粉體；Sr?GO/PCL復合粉體通過選擇性激光燒結得到Sr?GO/PCL復合支架；該方法利用GO作為Sr納米顆粒的成核基質和載體，協同促進GO和Sr納米顆粒在PCL基體中的分散，賦予復合支架優異的生物活性、親水性及力學性能；同時，利用PCL在體內的降解來實現Sr²⁺的緩控釋放，達到促進血管化、礦化以及成骨的目的。

技術領域

本發明涉及一種Sr-GO/PCL復合骨支架的制備方法，屬于人工骨支架材料技術領域。

背景技術

聚己內酯(Polycaprolactone,PCL)作為一種人工合成高分子材料，因其具有良好的生物相容性、生物可降解性和較低的熔點(59～64℃)，在生物醫學領域具有巨大的應用潛力。特別是該材料被美國食品和藥物管理局(FDA)以及歐洲統一(CE)認證為可應用于組織工程后，其制造的產品更趨向于市場化。然而，PCL本身不具有生物活性且親水性差，導致其對細胞的親和力較低，同時PCL的力學強度也較低，難以滿足密質骨的使用要求，以上存在的問題限制了其在骨移植物上的應用。

氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)是石墨烯的一種衍生物，其表面連接有大量的含氧基團，如環氧基、羧基和羥基等，使其具有優異的親水特性并能夠為磷酸鹽的沉積提供成核位點，同時GO具有優異的機械性能和良好的生物活性，是一種可以用來改善骨支架材料力學、親水性和骨誘導性的理想無機相。然而，GO具有較強的極性和較高的比表面能，導致在聚合物基體中極易發生團聚，均勻分散困難，達不到增強和改善PCL其它綜合性能的目的。

生物活性納米顆粒，如銅(Cu)，鎂(Mg)和鍶(Sr)等，能夠促進新骨和血管的形成。這其中，Sr²⁺是人體必需的微量元素，在維持人體組織功能，特別是骨骼中起重要作用。Sr可調節骨髓間充質干細胞(MSCs)向成骨細胞分化，并促進骨基質蛋白的合成與沉淀，進而促進成骨細胞分化和新骨生成。同時，Sr能夠促進成骨細胞的生長和破骨細胞的產生，調節骨重建，改善骨代謝，維持骨骼的穩定性和完整性，提高骨質疏松患者的骨質量。然而，鍶納米顆粒在PCL基體中也易團聚，導致局部Sr離子濃度過高，進而干擾鈣的吸收與代謝，嚴重時可引起骨骼變形、脆弱、肌肉萎縮及貧血等。

發明內容

針對現有技術中聚己內酯骨支架力學強度低、親水性差以及生物活性低，而氧化石墨烯和鍶納米顆粒作為第二相引入聚己內酯骨支架材料中均存在分散性差，易團聚等問題。

本發明的第一個目的在于提供一種氧化石墨烯與鍶納米復合顆粒均勻分散于聚己內酯基體中的具有高生物活性和高強度的Sr-GO/PCL復合骨支架。

本發明的第二個目的在于提供一種Sr-GO/PCL復合骨支架的制備方法，所述制備方法利用氧化石墨烯片的大表面積，其可作為成核基質，促進鍶納米顆粒在氧化石墨烯的邊緣和表面上的均勻附著沉積。同時，鍶納米顆粒夾在相鄰的氧化石墨烯層之間形成“三明治”結構，可起到協同支撐的作用。這樣一方面可以通過氧化石墨烯和鍶納米顆粒間的協同作用促進兩者在PCL基體中的分散，達到增強其生物活性、親水性及力學的目的；另一方面能夠通過聚己內酯在體內的降解來實現Sr²⁺的緩控釋放，達到促進血管化、礦化以及成骨的目的。

為了實現上述技術目的，本發明提供如下技術方案：

本發明一種Sr-GO/PCL復合骨支架，所述復合復支架由PCL基體及分散于PCL基體中的氧化石墨烯與鍶納米(Sr-GO)復合顆粒組成。