[發明專利]錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110453321.7
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113274545A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 吳成鐵;陳蕾
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: A61L27/10
• 分類號: A61L27/10;A61L27/56;A61L27/58;A61L27/54;C04B38/00;C04B35/22;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/63
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優麗;牛彥存

本發明公開錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架及其制備方法和應用。所述錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架是將含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體通過3D打印一體化成型制備的多孔結構支架；所述含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體中Mn占據部分Ca的位置但未改變硅酸鈣的晶相，其中，Mn/（Mn+Ca）的摩爾比例為1?10%；通過調節硅酸鈣陶瓷粉體中錳離子的摻雜量調控多孔陶瓷支架的力學性能、降解性能、生物活性和光熱性能。所述錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架兼具高孔隙率、合適降解速度和高力學強度，尤其適合在骨缺損修復與光熱治療骨腫瘤的應用。

技術領域

本發明涉及一種錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架及其制備方法和應用，尤其是在骨缺損修復與光熱治療骨腫瘤中的應用，屬于生物醫用材料領域。

背景技術

惡性腫瘤作為人類健康的最大威脅之一，其治療方法一直是困擾現代醫學的全球性難題。骨組織特殊的微觀環境極易導致癌細胞轉移到骨組織，因此骨組織癌的治療受到很大關注。傳統的骨腫瘤手術一般會切除骨腫瘤，但同時也帶來大尺度的骨缺損，且該手術治療不能保證完全去除殘留腫瘤細胞，這可能導致殘留腫瘤復發。因此在傳統骨腫瘤手術后既要治療殘留的腫瘤細胞，又要修復外科手術導致的骨缺損。鑒于此，研究兼具骨腫瘤治療與骨缺損修復的雙功能生物活性材料可能為解決臨床上骨腫瘤治療難題提供新思路，具有重要的臨床意義。

前期研究中，人工合成的磷酸鹽陶瓷支架和硅酸鹽陶瓷支架均被用于骨組織修復，但各有優缺點。磷酸鹽類陶瓷生物相容性好，但是降解慢，缺乏骨誘導性；硅酸鹽陶瓷具有良好的生物活性和骨誘導性，但純硅酸鈣陶瓷降解速度太快，與骨組織生長速度不匹配，以及大孔隙率的多孔支架力學強度不理想。而且傳統的磷酸鹽和硅酸鹽陶瓷只具有骨缺損修復的功能，不具有腫瘤治療功效。

光熱和光動力治療是新興的微創技術。光熱技術在激光輻照下利用具有近紅外吸收的光熱材料實現局部高溫從而有效殺死癌細胞，其優勢在于無需手術來實現“只滅腫瘤不傷無辜”。有研究通過在陶瓷支架表面生長硫化物、硒化物等賦予支架優良的光熱性能。但是支架表面修飾的操作工藝復雜，且支架表面的修飾物不能降解，留在人體內會對人體造成傷害。光動力技術是利用光敏劑吸收特定波長的光，然后將光子能量傳遞給周圍環境中的O₂分子。O₂通過一系列光化學反應產生單線態氧、自由基和超氧陰離子自由基和超氧陰離子等ROS物質。ROS襲擊生物大分子使DNA雙鏈斷裂或蛋白質變性，進而導致腫瘤細胞死亡。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的技術目的在于提供一種錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架及其制備方法和應用，所述錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架兼具高孔隙率、合適降解速度和高力學強度，尤其適合在骨缺損修復與光熱治療骨腫瘤的應用。

第一方面，本發明提供一種錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架。“錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架”也可以稱為“錳摻雜硅酸鈣多孔生物活性陶瓷支架”或者“錳摻雜硅酸鈣多孔生物陶瓷支架”)。所述錳摻雜硅酸鈣多孔陶瓷支架是將含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體通過3D打印一體化成型制備的多孔結構支架。所述含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體中Mn占據部分Ca的位置但未改變硅酸鈣的晶相。通過調節硅酸鈣陶瓷粉體中錳離子的摻雜量調控多孔陶瓷支架的力學性能、降解性能、生物活性和光熱性能。作為優選，Mn/(Mn+Ca)的摩爾比例為1-10％。在此摻雜量范圍內，可以避免錳摻雜量過高導致其他相的產生以及導致陶瓷降解速率過慢而不能匹配骨組織生長速率。

一些技術方案中，所述含有錳離子的硅酸鈣陶瓷粉體以+2價為主要摻雜相。