[發(fā)明專利]核-殼結(jié)構(gòu)纖維功能無機生物材料、制備方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210157133.4
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114404656A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊賢燕;茍中入
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江搏谷醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號: A61L27/12
• 分類號: A61L27/12;A61L27/10;A61L27/02;A61L27/50;A61L27/56
• 代理公司: 杭州匯和信專利代理有限公司 33475
• 代理人: 薛文玲

本申請?zhí)岢隽艘环N核?殼結(jié)構(gòu)纖維功能無機生物材料、制備方法及應(yīng)用，其中制備方法包括將不同組分生物活性無機物粉體、造孔微粒分別與液體或半流體分散劑混合形成漿料，再將漿料通過核?殼噴頭形成纖維，然后將收集的纖維經(jīng)浸泡、洗滌、干燥和煅燒處理。核?殼結(jié)構(gòu)纖維功能無機生物材料的長度、形態(tài)以及各層組分的厚度、微孔大小及孔隙率均可調(diào)節(jié)。核?殼結(jié)構(gòu)纖維功能無機生物材料能夠釋放多種功能無機離子并可以防止感染、控制炎癥，并促進骨損傷及近鄰軟組織協(xié)同再生修復(fù)，可在人體骨骼肌肉系統(tǒng)組織再生修復(fù)醫(yī)學(xué)中應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及生物醫(yī)用材料尤其是涉及到骨骼及近鄰軟組織損傷再生修復(fù)及防控副反應(yīng)問題領(lǐng)域，特別是涉及一種核-殼結(jié)構(gòu)纖維功能無機生物材料、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

因各種原因造成的骨骼肌肉損傷、缺損高效完全愈合和再生修復(fù)是目前臨床上的難題。在骨損傷修復(fù)、重建方面，人們往往采用自體骨或異體骨移植，或者動物骨深加工產(chǎn)品進行填充修復(fù)。近20年來，人們相繼研究證明以鈣-硅(CaO-SiO₂)為基質(zhì)的無機活性陶瓷、玻璃或者玻璃-陶瓷材料，能與骨組織直接骨性結(jié)合并調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)(Huang Y等，ActaBiomater 2018,66:81-92)，甚至能夠與上皮、真皮、肌肉、骨膜等軟組織發(fā)生特殊作用而促進其愈合修復(fù)(Zhou Y等，Adv Healthc Mater 2018,1800144；Lv F等，Acta Biomater2017,60:128-143；Han Y等，J Mater Chem B 2017,5(18):3315-3326)。鈣-磷(CaO-P₂O₅)為基礎(chǔ)的無機活性材料，如羥基磷灰石(HA)、β-磷酸三鈣(β-TCP)以及由此復(fù)合構(gòu)建的雙相鈣磷酸鹽陶瓷等以燒結(jié)的塊體、顆粒物或者通過仿生沉積與膠原蛋白復(fù)合構(gòu)成有機-無機雜化復(fù)合材料，相繼應(yīng)用于骨科臨床。但是，這些鈣磷酸鹽材料降解速率和活性難以調(diào)節(jié)，使得刺激組織再生修復(fù)的效率難以調(diào)控，尤其是這類材料對存在感染風(fēng)險的防控和各種慢性炎癥的控制合同調(diào)節(jié)存在嚴重不足。

其次，以45S5玻璃為代表的非晶玻璃態(tài)材料盡管與宿主骨組織鍵合強度和促進軟、硬組織細胞增殖分化方面顯示優(yōu)良的效果，而且溶出的硅、鈣、磷等離子能激活成骨細胞、成纖維細胞、上皮細胞、血管內(nèi)皮細胞等的轉(zhuǎn)錄因子、細胞周期調(diào)節(jié)因子，但是這些生物活性玻璃顆粒物動態(tài)釋放的活性離子劑量難以自主可控，容易造成早期的炎癥持續(xù)發(fā)展，顆粒物的降解也難以與骨損傷內(nèi)骨再生修復(fù)進程匹配。不僅如此，由此類顆粒材料與水凝膠、凡士林等復(fù)合構(gòu)建的軟組織創(chuàng)面愈合材料，同樣面臨降解釋放離子劑量難以控制問題。目前，諸多無機陶瓷或者玻璃生物材料制備方法上通過對含硅、鈣、磷等成分的不同物質(zhì)進行機械組合篩選，并通過機械球磨方式制備不同尺度的無機粉體顆粒，這樣的制備方法難以控制材料微顆粒度、材料制品的降解速度和生物活性離子的溶出速度，很難獲得對軟、硬組織再生修復(fù)細胞產(chǎn)生最佳刺激所需成分配伍的活性材料(Yu Q等，J Mater ChemB.2019,7:5449-5460；Kong L等，ACS Appl Mater Interfaces 2018,10:30103-30114)。

隨著材料學(xué)、細胞生物學(xué)、免疫學(xué)和再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)一些微量元素如硅、鍶、鎂、銅、鋅、硼等離子具有多種生物學(xué)功能，甚至能夠促進骨組織、軟組織的再生修復(fù)或愈合，鎂、鋅、銅等能防控病原菌增生導(dǎo)致組織感染，硅、硼等甚至還可以調(diào)節(jié)創(chuàng)傷內(nèi)的炎癥反應(yīng)和促進血管化。一些研究和臨床應(yīng)用證實，以硅、鍶、鎂、鋅、硼被摻入磷酸鈣材料后能改善材料的骨再生修復(fù)效果。不過，這些功能性活性離子的動態(tài)釋放劑量水平，直接決定了相關(guān)細胞活性和代謝水平，過高劑量的銅、鋅等離子可能會引起細胞毒性，甚至引起其它離子在生理代謝失調(diào)。