[發(fā)明專利]用于骨組織工程的支架材料及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011054544.8
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112190755A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州鹿揚科技有限公司
• 主分類號: A61L27/02
• 分類號: A61L27/02;A61L27/08;A61L27/20;A61L27/50;A61L27/56;A61L27/58
• 代理公司: 北京國翰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11696
• 代理人: 李笑磊

本發(fā)明公開了一種用于骨組織工程的支架材料及其制備方法，涉及生物醫(yī)學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。該支架材料包括：殼聚糖衍生物，由葫蘆[n]脲接枝殼聚糖制得，其中，n＝5～8；氧化石墨烯和砭石粉。具體制備方法：取殼聚糖衍生物溶液，加入砭石粉和氧化石墨烯，超聲；然后加入甘油，充分混勻、脫泡，冷凍、干燥得到支架材料。本發(fā)明制得的支架材料具有較高的孔隙率，骨傳導(dǎo)性較強；且具有較高的骨誘導(dǎo)活性，能誘導(dǎo)骨細胞長入材料，促進新生骨組織生成；生物相容性良好，力學(xué)性能優(yōu)異，無毒且可生物降解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于骨組織工程的支架材料及其制備方法。

背景技術(shù)

骨缺損的治療一直以來是骨科臨床上的難題之一。全球每年骨折和骨缺損的患者數(shù)以千萬計，傳統(tǒng)的治療方法主要有自體骨移植、同種異體骨移植、人工骨移植，然而這些方法都存在較大的缺陷。自體骨移植作為骨移植技術(shù)的“金標(biāo)準(zhǔn)”，存在造成新的病損、來源有限、引起骨區(qū)感染、疼痛、手術(shù)時間長等缺陷；同種異體骨移植存在易被人體吸收，易感染，免疫排斥反應(yīng)嚴(yán)重等；人工骨移植存在來源有限，成骨困難，原料孔隙率變異大等缺陷。由于現(xiàn)行骨缺損修復(fù)方法的種種缺陷，目前研究者們將修復(fù)骨缺損目標(biāo)轉(zhuǎn)向骨組織工程。

組織工程的核心為：建立細胞與生物材料的三維空間復(fù)合體，即具有生命力的活體組織，用來對病損組織進行形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的重建并達到永久性替代。組織工程包括三個關(guān)鍵因素：信號分子(生長因子、誘導(dǎo)因子)、支架材料和靶細胞。支架材料在構(gòu)建組織工程化組織或器官中占有舉足輕重的地位，不僅為特定的細胞提供結(jié)構(gòu)支撐，有利于細胞的黏附、營養(yǎng)物質(zhì)的交換、細胞增殖和分化并向支架內(nèi)部遷移，為細胞生長提供合適的外部環(huán)境，而且還能起到模板的作用，引導(dǎo)組織再生和控制組織結(jié)構(gòu)。

目前常用的組織工程支架材料包括可降解的生物活性無機材料、天然生物高分子和可降解合成高分子材料以及它們的復(fù)合材料。雖然近幾年有關(guān)組織工程支架材料的研究很多，但至今尚未研制出一種理想的骨組織工程支架材料。如何制備出生物相容性、細胞親和性、力學(xué)性能良好以及材料降解與細胞生長或成骨速度基本匹配的高孔隙率支架是目前組織工程研究急需解決的問題。解決問題的可行途徑之一是通過兩種或以上具有互補特性的生物可降解材料復(fù)合，并進行仿生設(shè)計、模擬和實驗，制備性能優(yōu)異的復(fù)合組織工程支架材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于骨組織工程的支架材料及其制備方法，該支架材料具有較高的孔隙率和連通性，骨傳導(dǎo)性較強，力學(xué)性能優(yōu)異；且具有較高的骨誘導(dǎo)活性，可促進新生骨組織生成；生物相容性良好，無毒，可生物降解。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案為：

一種用于骨組織工程的支架材料，包括：

殼聚糖衍生物，由葫蘆[n]脲接枝殼聚糖制得，其中，n＝5～8；

氧化石墨烯；

砭石粉。殼聚糖是一個典型的天然材料在骨組織工程中以極大的優(yōu)勢，提供了高密度的陽離子表面，進而促進細胞的粘附，并未細胞的增殖和細胞外基質(zhì)生產(chǎn)提供一個友好的微環(huán)境；且本身具有優(yōu)異的生物相容性和抗菌性能；接枝葫蘆[n]脲制得殼聚糖衍生物，結(jié)合兩者特點，可形成物質(zhì)傳輸定向通道；再與氧化石墨烯復(fù)合，通過不同的分子間作用力，形成有序的排列結(jié)構(gòu)，使得材料具有相互連通的三維多孔結(jié)構(gòu)。砭石粉以砭石為原料，經(jīng)納米技術(shù)萃取而成的粉末狀物質(zhì)，具有納米尺寸，含有多種微量元素及稀土元素，分散在三維結(jié)構(gòu)中，可促進成骨分化和細胞外基質(zhì)礦化，抑制向破骨細胞分化；進而提高體外骨誘導(dǎo)性能，誘導(dǎo)其向成骨細胞轉(zhuǎn)化，同時可調(diào)節(jié)成骨相關(guān)細胞因子和破骨細胞因子的表達。除此之外，還可進一步提升材料的力學(xué)性能。本發(fā)明制得的支架材料在體內(nèi)能夠促進新生骨組織生成，從而達到促進骨修復(fù)的目的；具有良好的生物相容性，無毒性。

優(yōu)選地，葫蘆[n]脲接枝殼聚糖的接枝率≥46％。

殼聚糖衍生物的制備方法，包括：