專利名稱：多孔可生物降解的復合型骨修復材料及制作方法
技術領域：
本發明屬于一種骨再生性修復材料，特別是涉及一種多孔可生物降解的復合型骨 修復材料及制作方法。
背景技術：
目前骨再生性修復材料，主要用于骨外科、整形外科和口腔科等各醫療領域內，因 各種原因形成的骨缺損的骨組織再生性修復治療。例如骨外科，修復因骨腫瘤或骨髓炎病 灶切除術后骨組織缺損區，粉碎性骨折后的骨組織缺損區；整形外科和口腔正頌外科，填補 骨形態塑造時的骨量不全；口腔種植外科，為了滿足種植體植入需要，預先修復因各種原因 形成的頌骨骨量不足區域；口腔頌面外科，修復腭裂患者的上腭裂隙等。而臨床普遍應用的 骨組織修復無機材料——磷酸三鈣系生物活性陶瓷，有良好的生物相容性，能與骨組織直 接結合，且具有誘導骨再生能力(Kondo N等人，Biomaterials2005, 26, 5600-08)；但其塑 形困難，無法滿足臨床上復雜骨缺損區域的充填需要，且鑄塑出的硬質塊狀材料生物降解 速度緩慢，對骨組織繼續再生造成占位性阻礙，并且體液及前成骨細胞也無法浸入到材料 內部進行分化、增殖，無法短期內完成新生骨替代，加長了骨修復療程。因為種植體直接植 入材料中無法取得理想的出初期穩定，且與材料無法形成生物性結合，需要等待缺骨區被 足夠的新生骨替代后方可植入，所以單一的應用塊狀生物活性陶瓷會延長種植體植入手術 的等待期。臨床應用的另一種組織修復有機材料——乳酸、乙醇酸的聚合物或共聚物等可 生物降解性高分子，有良好的生物相容性，可塑性強，體內降解迅速；但其在體內降解時機 械強度下降，產生的降解產物為酸性，會使材料周圍的組織酸堿度下降，即而影響骨再生 (LiffJ 等人，Acta biomaterialia, 2006，2，377-85)。
發明內容
本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種不但具有所述現有技術的 兩種材料的優點，且在形態上能夠滿足臨床上復雜骨缺損區域的充填需要，并能夠在短期 內完成新生骨替代以生物活性陶瓷粒子和生物降解性高分子混合成的新型復合物而制成 的多孔可生物降解的復合型骨修復材料及制作方法。本發明為解決公知技術中存在的技術問題所制成的多孔可生物降解的復合型骨 修復材料采取的技術方案是它包括有由生物活性陶瓷粒子和生物降解性高分子的復合物 制成的，具有連通氣孔結構的、可生物降解的骨再生性修復材料，所述的連通氣孔的平均孔 徑為 440-810 μ m。本發明修復材料還可以采用如下技術方案所述的生物活性陶瓷粒子，是具有骨誘導性的生物活性陶瓷——β “磷酸三鈣 (β -TCP)，密度為3. 14g/cm3,呈粉末狀。所述的生物降解性高分子，是具有親水性的生物降解性高分子——聚乙醇酸(PGA)，密度為 1.53g/cm3。本發明為解決公知技術中存在的技術問題所制成的多孔可生物降解的復合型骨 再生性修復材料的制作方法采取的技術方案是把生物降解性高分子聚乙醇酸(PGA)充 分溶解于有機溶媒中，再加入粉末狀生物活性陶瓷粒子β-磷酸三鈣(β-TCP)，充分震蕩 混勻后，與氣孔占位粒子共同注入預制模型中，經過凝結、溶媒揮發、氣孔占位粒子濾除、消 毒、干燥，最終獲得以生物活性陶瓷粒子磷酸三鈣(β-TCP)和生物降解性高分子聚乙 醇酸(PGA)復合物制成的，具有連通氣孔結構的、多孔、可生物降解的骨再生性修復材料。本發明的制作方法還可以采用如下技術方案所述的氣孔占位粒子，是氯化鈉晶體，大小分別是425-500 μ m、600_750 μ m。所述的聚乙醇酸(PGA)和β-磷酸三鈣(β-TCP)的重量比分別為1 1、1 2、 1 3。所述的有機溶媒是1，1，1，3，3，3-六氟異丙醇(HFIP)。本發明具有的優點和積極效果是經過體外實驗和動物實驗，結果表明本發明的 骨修復支架材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、和骨傳導性，能夠加速新生骨礦， 并具備以下特性a.材料制作由于采用的氣孔占位粒子是氯化鈉晶體，易于以氯化鈉晶體顆粒的大 小來有效控制材料的氣孔孔徑大小，且成本低，來源廣泛；b氯化鈉晶體濾除后得到的、粗糙的材料表面易于成骨細胞貼附生長，由于采用 的氣孔占位粒子是氯化鈉晶體，所以氣孔的平均孔徑為440-810 μ m，支架材料的高氣孔率 (平均氣孔率在88. 4% -93. 6% )和氣孔的連續性易于細胞快速向材料內部增殖、擴散；c.而適當的材料配比(PGA和β-TCP的重量)，更獲得了材料的體內降解速度與 骨形成速度相當，使得材料在整個成骨過程中能夠緩慢釋放β-TCP粒子于材料周圍的體 液環境中，從而持續不斷地誘導、加快成骨速度；d.骨重建后修復部位的解剖形態良好，缺損部位充填的材料可全部生物降解，而 被新生的骨組織所替代；e.本發明的整個制作過程中所需的器材均易于獲得，且價格便宜。材料制作過程 簡便，易于操作。本發明的復合支架材料，可以承受高溫高壓消毒，易于滅菌。同時滅菌后 的材料，只需干燥密封，即可隨時使用，易于保存和運輸。總之，本發明的材料由于采用的氣孔占位粒子是氯化鈉晶體，所以即比較易于制 作且成本低，也易于保存，并且解決了生物活性陶瓷和生物降解性高分子材料分別單獨使 用時存在的問題，其具備的性質說明本發明材料可作為骨組織重建用的骨再生性修復材 料。
圖1是本發明材料制作方法的示意圖；圖2是本發明六種支架的掃描電子顯微鏡的圖像；圖3是本發明六種支架的SEM圖像；圖4是本發明含有瓊脂的支架材料的micro-CT影像；圖5是在SD雄性大鼠人造骨缺陷中植入本發明材料圖示；
圖6是SD雄性大鼠手術后的micro-CT影像；圖7、8是SD雄性大鼠手術后PGA/ ^ -TCP支架修復的骨缺損區的新生骨骨量增值 圖；圖9是不同觀察時間點病理學切片的光學顯微鏡圖像；圖10是本發明PGA/ 0 -TCP支架的生物降解速度變化圖。
具體實施例方式為能進一步了解本發明的內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細 說明如下本發明的機理是聚乙醇酸和聚乳酸系的高分子化合物，具有優良的生物相容性。 聚乙醇酸和三磷酸鈣在體內可以經過降解和細胞吞噬的雙重作用完成生物降解過程。 聚乙醇酸在體內降解成乙醇酸單體，使其周圍的酸堿度降低，而三磷酸鈣的降解產物 為堿性，可以與乙醇酸進行酸堿中和，使周圍組織的酸堿度適宜骨組織再生。
權利要求
一種多孔可生物降解的復合型骨修復用支架材料，它包括有由生物陶瓷粒子和生物降解性高分子的復合物制成的，具有連通氣孔結構的、可生物降解的骨再生性修復材料，其特征是所述的連通氣孔的平均孔徑為440 810μm。
2.根據權利要求1所述的多孔可生物降解的復合型骨修復用支架材料，其特征是所 述的生物活性陶瓷粒子，是具有骨誘導性的生物活性陶瓷——0 _磷酸三鈣(0 -TCP)，密度 為3. 14g/cm3，呈粉末狀。
3.根據權利要求1所述的多孔可生物降解的復合型骨修復用支架材料，其特征是所 述的生物降解性高分子，是具有親水性的生物降解性高分子——聚乙醇酸(PGA)，密度為 1. 53g/cm3。
4.一種多孔可生物降解的復合型骨修復材料的制作方法，其特征是把生物降解性高 分子聚乙醇酸(PGA)充分溶解于有機溶媒中，再加入粉末狀生物活性陶瓷粒子磷酸三 鈣(0-TCP)，充分震蕩混勻后，與氣孔占位粒子共同注入預制模型中，經過凝結、溶媒揮發、 氣孔占位粒子濾除、消毒、干燥，最終獲得以生物活性陶瓷粒子磷酸三鈣(3-TCP)和生 物降解性高分子聚乙醇酸(PGA)復合物制成的，具有連通氣孔結構的、多孔、可生物降解的 骨再生性修復材料。
5.根據權利要求4所述的多孔可生物降解的復合型骨修復材料的制作方法，其特征 是所述的氣孔占位粒子，是氯化鈉晶體，大小分別是425-500 u m、600-750 u m。
6.根據權利要求4所述的多孔可生物降解的復合型骨修復材料的制作方法，其特征 是所述的聚乙醇酸(PGA)和磷酸三鈣⑶-TCP)的重量比分別為1 1、1 2、1 3。
7.根據權利要求4所述的多孔可生物降解的復合型骨修復材料的制作方法，其特征 是所述的有機溶媒是1，1，1，3，3，3-六氟異丙醇(HFIP)。全文摘要
本發明涉及一種多孔可生物降解的復合型骨修復材料及制作方法。其特點是它包括有由生物陶瓷粒子和生物降解性高分子的復合物制成的，具有連通氣孔結構的、可生物降解的骨再生性修復材料，氣孔的平均孔徑為440-810μm。本發明的材料經過體外實驗和動物實驗，表明骨修復支架材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、和骨傳導性，能夠加速新生骨礦，并具備以下特性材料制作的大小和形狀可以根據骨缺損的大小和形態進行制備；材料的粗糙表面易于成骨細胞貼附生長，支架材料的高氣孔率和氣孔的連續性易于細胞快速向材料內部增殖、擴散，骨重建速度快以及材料的體內降解速度與骨形成速度相當等。
文檔編號A61L27/14GK101947332SQ201010275969
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月9日 優先權日2010年9月9日
發明者曹宏 申請人:曹宏