[發(fā)明專利]一種含鍶介孔生物玻璃-鎂復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010809601.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN111888519A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊友文;帥詞俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/04
• 分類號(hào): A61L27/04;A61L27/10;A61L27/50;A61L27/56
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹;魏娟

本發(fā)明公開了一種含鍶介孔生物玻璃?鎂復(fù)合材料及制備方法和應(yīng)用。所述復(fù)合材料由鎂基體以及均勻分布于鎂基體中的含鍶介孔生物玻璃組成。所述含鍶介孔生物玻璃?鎂復(fù)合材料中，所述制備方法為，先將有機(jī)模板劑與原料混合獲得混合凝膠，再經(jīng)高溫煅燒獲得含鍶介孔生物玻璃微球；將含鍶介孔生物玻璃微球與鎂粉末混合后，利用選擇性激光熔化技術(shù)制得含鍶介孔生物玻璃?鎂金屬?gòu)?fù)合材料。本發(fā)明所得復(fù)合材料具有優(yōu)異的生物活性，能夠促進(jìn)表面形成鈣磷保護(hù)層延緩鎂基體降解，同時(shí)利用介孔生物玻璃高度有序的介孔結(jié)構(gòu)緩控釋放鍶離子，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的促成骨功效，加速骨愈合進(jìn)程。本發(fā)明所制備的復(fù)合材料一種非常有潛力的骨組織修復(fù)材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多功能生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種含鍶介孔生物玻璃-鎂復(fù)合材料及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

鎂金屬具有天然的可降解性、良好的生物相容性，因此受到了醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。鎂骨植入物不僅在植入初期起到良好的結(jié)構(gòu)支撐作用，而且在骨愈合的過(guò)程中會(huì)逐漸降解，能夠滿足臨時(shí)替代物的臨床使用要求。同時(shí)，鎂作為人體新陳代謝的必要元素，參與了多種骨細(xì)胞的新陳代謝。此外，鎂金屬的密度為～1.79g/cm³，楊氏模量為～45GPa，與人體骨接近。然而，鎂金屬在植入人體后降解速度過(guò)快，會(huì)過(guò)早喪失結(jié)構(gòu)完整性，同時(shí)形成局部堿性環(huán)境引起溶血甚至溶骨現(xiàn)象。

引入生物活性陶瓷制備鎂基復(fù)合材料是一種調(diào)控其降解性能的有效手段，其主要原理是利用生物活性陶瓷作為鈣磷形核位點(diǎn)吸附鈣磷沉積，形成鈣磷保護(hù)層來(lái)延緩鎂基體的降解。之前已有報(bào)道利用常規(guī)生物陶瓷，包括羥基磷灰石，磷酸三鈣、生物玻璃等，然后上述常規(guī)生物活性陶瓷吸附鈣磷沉積的能力非常有限。

介孔生物玻璃不僅具有常規(guī)生物活性陶瓷良好的生物學(xué)性能，更重要的是具有高度有序的介孔結(jié)構(gòu)、比表面積高。若將介孔生物玻璃引入到鎂基體，巨大的比表面積使其在體液中水解形成豐富的硅烷醇，隨后聚合形成帶負(fù)電硅膠層依次吸附體液中的Ca²⁺和HPO₄^2-，促進(jìn)表面快速礦化形成致密的鈣磷層，該結(jié)構(gòu)有望作為“保護(hù)層”將鎂基體與體液隔開，同時(shí)對(duì)基體起到加固作用，減慢鎂基體的降解并提高其生物活性；同時(shí)，介孔生物玻璃能夠作為第二相阻礙成形中鎂晶粒的生長(zhǎng)，通過(guò)細(xì)晶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化改善鎂基體的力學(xué)性能。此外，巨大的比表面積和較高的孔體積賦予介孔生物玻璃出色的藥物或治療性離子裝載與緩釋能力，可用于開發(fā)多功能生物材料。

然而目前還沒有關(guān)于將介孔生物玻璃引入到鎂基體的報(bào)道。

另外鍶具有促進(jìn)骨細(xì)胞增殖分化的能力，可以有效地防止骨質(zhì)疏松。具體來(lái)講，鍶能夠利用存在于成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞上的鈣傳感受體來(lái)激活其下游的信號(hào)通路，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞的復(fù)制、分化和存活，并下調(diào)破骨細(xì)胞的活性。然而，鍶具有極高的化學(xué)活性，很難利用合金化手段直接在鎂基體中引入鍶。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種含鍶介孔生物玻璃-鎂金屬?gòu)?fù)合材料及制備方法和應(yīng)用。

在本發(fā)明中，采用溶膠-凝膠法，將鍶裝載到介孔生物玻璃中，使用激光選區(qū)熔化技術(shù)制備含鍶介孔生物玻璃-鎂金屬?gòu)?fù)合材料。介孔玻璃為磷灰石的形成提供了更多的形核位點(diǎn)，加快磷灰石自發(fā)沉積的速率，能夠在鎂基體上形成更加致密的鈣磷層來(lái)降低鎂降解。考慮到介孔生物玻璃具有大的比表面積和高的孔體積，這為鍶的裝載提供了良好的載體，可以緩控釋放鍶離子，促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、分化。因此，通過(guò)介孔生物玻璃裝載鍶離子，可以協(xié)同減緩降解和促進(jìn)成骨的雙重作用，有望成為一種極具潛力的骨修復(fù)材料。

在降解過(guò)程中，鎂的降解速率明顯減慢，結(jié)構(gòu)完整性得到保留，成骨能力得到提升。因此達(dá)到了抑制腐蝕和促進(jìn)成骨的雙重目的。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一種含鍶介孔生物玻璃-鎂復(fù)合材料，所述復(fù)合材料由鎂基體以及均勻分布于鎂基體中的含鍶介孔生物玻璃組成。