[發明專利]一種多孔性羥基磷灰石生物活性材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010781345.0
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112028620B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 張磊;武文婧;李玉婷;吳洋歐
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B35/447
• 分類號: C04B35/447;C04B35/622;C04B38/00;A61L27/56;A61L27/50;A61L27/12;A61L27/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種多孔性羥基磷灰石生物活性材料及其制備方法和應用。以超硬石膏為原料，添加不同顆粒度的石蠟球造孔劑，用顆粒造孔法制備多孔性硫酸鈣，經水熱處理可得到力學強度、孔隙率和孔大小可控的且具通孔的和生物活性良好的多孔性羥基磷灰石生物材料，用作硬組織缺損修復材料和體外骨組織培養用細胞支架材料。與現有技術相比，本發明具有工藝簡單易行且便于推廣等優點。

技術領域

本發明涉及生物材料領域，尤其是涉及一種多孔性羥基磷灰石生物活性材料及其制備方法和應用。

背景技術

現有的人體硬組織修復和替換材料有金屬材料、陶瓷材料、高分子材料和復合材料等幾種，各有優缺點。從仿生的角度講，材料成分與人體骨組織越相近，得到的效果則是最好的。人工合成羥基磷灰石是臨床上使用較多的材料，它含有人體組織所必需的鈣和磷元素，成分組成、理化性質與人體正常骨的無機成分相似，且不含有其他有毒元素，植入人體后可與人體骨骼相結合，并逐漸被自體骨所替代，具有良好的生物相容性和骨引導性。人工羥基磷灰石在牙科領域已有多年的應用歷史，己有多種表明羥基磷灰石復合細胞后在體內有成骨能力，此外還有誘導新骨形成的作用。它被植入體內后，鈣和磷在體液的作用下會游離出材料表面，被機體組織所吸收，再通過羥基基團與體內組織的化學鍵結合，最終長出新的骨組織。總的來說，羥基磷灰石擁有良好的生物相容性；與天然骨的無機成分相似性好；機械性能、理化性質、生物學活性良好；來源廣泛等優點。

除了材料的組成之外，材料的結構在很大程度上會直接影響到材料的臨床應用。以前的研究表明，孔徑在50-500微米的多孔塊體生物材料最適合作為硬組織修復材料和細胞支架材料。孔徑在這個范圍的多孔生物材料的優點是有利于細胞遷移、組織長入及材料與活體組織的融合從而更有效地達到修復人體組織缺損和組織重建的目的。組織長入多孔結構中還能增強種植材料的駐扎和穩定性。此外，在近幾年迅速發展的組織工程學研究中，可生物降解的多孔生物材料是一個必不可少的部分。以多孔支架作為細胞載體，讓細胞在基質材料中生長并構建含有本體細胞基因信息的活體組織，再植入人體中以修復缺損組織和器官。因此，多孔羥基磷灰石生物材料作為硬組織缺損修復材料和用于體內外骨組織再生研究有著廣泛的應用前景。

多孔羥基磷灰石生物陶瓷材料的制備方法多種多樣，多以羥基磷灰石粉末為原料，以氯化鈉、水等為造孔劑，通過溶解法、冷凍干燥法等進行制備。但利用簡便易得石蠟和石膏為原料的方法還未見報道。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種與自體骨成分相似，同時孔徑和孔隙率可控且具通孔的多孔性羥基磷灰石生物活性材料及其制備方法和應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種多孔性羥基磷灰石生物活性材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)造孔劑的制備：將熔融的石蠟加入聚乙烯醇水溶液中，加熱并充分攪拌后，迅速冷卻，形成大量石蠟小球，過篩后得到石蠟小球造孔劑；通過PVA溶液的乳化作用使石蠟成球，通過不同孔徑的篩網篩選不同直徑的石蠟球作為造孔劑，從而實現了材料孔徑可控。

(2)將石蠟小球造孔劑和超硬石膏混合后，并灌入模具中，經加壓、固化后脫模，并修整表面，得到半成品；通過調節超硬石膏與石蠟球的質量比調節制得材料的孔隙率。

(3)將半成品置于正己烷中加熱、浸泡，直至除去石蠟，再用乙醇洗滌，風干后，得到多孔性硫酸鈣；

(4)將多孔性硫酸鈣與磷酸三鈉溶液混合后，水熱處理，得到多孔性羥基磷灰石生物活性材料。通過這部水熱反應，可以使硫酸鈣轉化為羥基磷灰石，使材料成分與自體骨更相近。具有更好的生物相容性，與自體骨成分更為相近，可以促進細胞黏附生長，對于骨再生有良好的促進作用。

進一步地，所述的聚乙烯醇水溶液濃度為1.8-2.1％(W/V)。

進一步地，所述的石蠟與聚乙烯醇水溶液的質量體積比為50g:(500-800)ml。