[發明專利]一種自固化磷酸鈣骨水泥支架及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911233334.2
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN110882419A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 吳寧;楊迪誠;朱君
• 申請（專利權）人: 上海健康醫學院
• 主分類號: A61L27/46
• 分類號: A61L27/46;A61L27/50;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 周瓊

一種制備自固化磷酸鈣骨水泥支架的方法，首先混合磷酸氫鈣與碳酸鈣粉末，干燥后煅燒，冷卻后濕法球磨，干燥得到α?TCP粉末；在超純水中依次加入明膠、海藻酸鈉溶解，得到骨水泥固化液；將α?TCP粉末與骨水泥固化液混合，得到自固化磷酸鈣骨水泥3D打印墨水，將墨水裝入打印料筒，采用垂直層積3D打印機在20?30℃進行打印，打印完畢后，室溫下固化，得到自固化磷酸鈣骨水泥支架。本發明利用磷酸鈣骨水泥可塑性和自固化性的特點，制備的3D打印骨修復支架固化后生物相容性好，具備良好的力學性能。本發明的制備方法簡單，無需進行額外化學交聯步驟，在臨床個性化治療骨缺損領域有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物工程領域，涉及一種生物醫用材料，具體來說是一種自固化磷酸鈣骨水泥支架及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，3D打印技術應用于臨床，通過CT數據重建，構建符合患者創傷形狀的修復模型，被證明在臨床個性化治療方面具有良好的應用前景。

3D打印技術在組織工程學制備骨修復材料方面已有一些應用，研究的材料也比較廣泛，體內可降解材料包括可降解聚酯類聚合物支架，膠原、海藻酸鈉交聯支架，羥基磷灰石等無機鈣類支架等。

骨組織工程方面，3D打印技術不僅可用于構建與缺損匹配的材料模型，也可用于調控修復材料的孔徑、孔隙率，使其更適合細胞和血管生長，提升創傷的治愈修復能力。

羥基磷灰石由于其與天然骨的無機成分的化學結構相似，具有良好的生物相容性和促骨生長能力，得到了廣泛的研究和應用。傳統的3D打印技術制備羥基磷灰石支架，主要通過羥基磷灰石粉末與粘合劑復合后進行打印，再進行高溫煅燒的方法制備，制備過程繁瑣，且不利于負載生物活性藥物。而傳統的骨水泥技術制備骨修復支架，由于骨水泥調和漿的注射性較差、粘度較低，無法進行3D打印個性化制備。而且，傳統羥基磷灰石支架的制備方法需要進行煅燒過程，制備過程繁瑣，不利于負載生物活性藥物。

海藻酸鈉是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取碘和甘露醇之后的副產物，其分子由β-D-甘露糖醛酸(β-D-mannuronic，M)和α-L-古洛糖醛酸(α-L-guluronic，G)按(1→4)鍵連接而成，是一種天然多糖，具有藥物制劑輔料所需的穩定性、溶解性、粘性和安全性，已經在食品工業和醫藥領域得到了廣泛應用。

發明內容

針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種自固化磷酸鈣骨水泥支架及其制備方法和應用，所述的這種自固化磷酸鈣骨水泥支架及其制備方法和應用要解決現有技術中的傳統羥基磷灰石支架注射性較差、粘度較低，無法進行3D打印個性化制備的技術問題。

本發明提供了一種制備自固化磷酸鈣骨水泥支架的方法，包括以下步驟：

(1)按摩爾比2:1混合磷酸氫鈣粉末與碳酸鈣粉末，干燥后用馬弗爐在1250-1400℃煅燒2-4h后取出，鼓風環境下冷卻，之后用氧化鋯球磨，乙醇為球磨介質，400～500rpm濕法球磨3～6h，干燥，得到α-TCP粉末；

(2)在超純水中依次加入明膠、海藻酸鈉溶解，使得明膠的濃度為5-10％(w(g)/v(mL))，海藻酸鈉的濃度為0.5-2％(w(g)/v(mL))，得到骨水泥固化液；

(3)將步驟(1)的α-TCP粉末與骨水泥固化液按固液比0.6-1g/mL進行混合，得到自固化磷酸鈣骨水泥3D打印墨水，將墨水裝入打印料筒，出料針頭選用0.2-0.5mm，采用垂直層積3D打印機在環境溫度20-30℃進行打印，打印完畢后，室溫下固化，得到自固化磷酸鈣骨水泥支架。

進一步的，步驟(1)所述的磷酸氫鈣與碳酸鈣的混合方式為純水介質中濕法球磨，球磨速度為400rpm，球磨時間為2-4h；干燥方式為置于80℃烘箱中干燥過夜。

進一步的，步驟(2)所述明膠、海藻酸鈉溶液的配制方式為50℃恒溫水浴中磁力攪拌溶解；海藻酸鈉粉末的粘度為500-1000mPa.s。