专利名称：多孔可生物降解的复合型骨修复材料及制作方法
技术领域：
本发明属于一种骨再生性修复材料，特别是涉及一种多孔可生物降解的复合型骨 修复材料及制作方法。
背景技术：
目前骨再生性修复材料，主要用于骨外科、整形外科和口腔科等各医疗领域内，因 各种原因形成的骨缺损的骨组织再生性修复治疗。例如骨外科，修复因骨肿瘤或骨髓炎病 灶切除术后骨组织缺损区，粉碎性骨折后的骨组织缺损区；整形外科和口腔正颂外科，填补 骨形态塑造时的骨量不全；口腔种植外科，为了满足种植体植入需要，预先修复因各种原因 形成的颂骨骨量不足区域；口腔颂面外科，修复腭裂患者的上腭裂隙等。而临床普遍应用的 骨组织修复无机材料——磷酸三钙系生物活性陶瓷，有良好的生物相容性，能与骨组织直 接结合，且具有诱导骨再生能力(Kondo N等人，Biomaterials2005, 26, 5600-08)；但其塑 形困难，无法满足临床上复杂骨缺损区域的充填需要，且铸塑出的硬质块状材料生物降解 速度缓慢，对骨组织继续再生造成占位性阻碍，并且体液及前成骨细胞也无法浸入到材料 内部进行分化、增殖，无法短期内完成新生骨替代，加长了骨修复疗程。因为种植体直接植 入材料中无法取得理想的出初期稳定，且与材料无法形成生物性结合，需要等待缺骨区被 足够的新生骨替代后方可植入，所以单一的应用块状生物活性陶瓷会延长种植体植入手术 的等待期。临床应用的另一种组织修复有机材料——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，可塑性强，体内降解迅速；但其在体内降解时机 械强度下降，产生的降解产物为酸性，会使材料周围的组织酸碱度下降，即而影响骨再生 (LiffJ 等人，Acta biomaterialia, 2006，2，377-85)。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种不但具有所述现有技术的 两种材料的优点，且在形态上能够满足临床上复杂骨缺损区域的充填需要，并能够在短期 内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复合物而制成 的多孔可生物降解的复合型骨修复材料及制作方法。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所制成的多孔可生物降解的复合型骨 修复材料采取的技术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复合物 制成的，具有连通气孔结构的、可生物降解的骨再生性修复材料，所述的连通气孔的平均孔 径为 440-810 μ m。本发明修复材料还可以采用如下技术方案所述的生物活性陶瓷粒子，是具有骨诱导性的生物活性陶瓷——β “磷酸三钙 (β -TCP)，密度为3. 14g/cm3,呈粉末状。所述的生物降解性高分子，是具有亲水性的生物降解性高分子——聚乙醇酸(PGA)，密度为 1.53g/cm3。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所制成的多孔可生物降解的复合型骨 再生性修复材料的制作方法采取的技术方案是把生物降解性高分子聚乙醇酸(PGA)充 分溶解于有机溶媒中，再加入粉末状生物活性陶瓷粒子β-磷酸三钙(β-TCP)，充分震荡 混勻后，与气孔占位粒子共同注入预制模型中，经过凝结、溶媒挥发、气孔占位粒子滤除、消 毒、干燥，最终获得以生物活性陶瓷粒子磷酸三钙(β-TCP)和生物降解性高分子聚乙 醇酸(PGA)复合物制成的，具有连通气孔结构的、多孔、可生物降解的骨再生性修复材料。本发明的制作方法还可以采用如下技术方案所述的气孔占位粒子，是氯化钠晶体，大小分别是425-500 μ m、600_750 μ m。所述的聚乙醇酸(PGA)和β-磷酸三钙(β-TCP)的重量比分别为1 1、1 2、 1 3。所述的有机溶媒是1，1，1，3，3，3-六氟异丙醇(HFIP)。本发明具有的优点和积极效果是经过体外实验和动物实验，结果表明本发明的 骨修复支架材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、和骨传导性，能够加速新生骨矿， 并具备以下特性a.材料制作由于采用的气孔占位粒子是氯化钠晶体，易于以氯化钠晶体颗粒的大 小来有效控制材料的气孔孔径大小，且成本低，来源广泛；b氯化钠晶体滤除后得到的、粗糙的材料表面易于成骨细胞贴附生长，由于采用 的气孔占位粒子是氯化钠晶体，所以气孔的平均孔径为440-810 μ m，支架材料的高气孔率 (平均气孔率在88. 4% -93. 6% )和气孔的连续性易于细胞快速向材料内部增殖、扩散；c.而适当的材料配比(PGA和β-TCP的重量)，更获得了材料的体内降解速度与 骨形成速度相当，使得材料在整个成骨过程中能够缓慢释放β-TCP粒子于材料周围的体 液环境中，从而持续不断地诱导、加快成骨速度；d.骨重建后修复部位的解剖形态良好，缺损部位充填的材料可全部生物降解，而 被新生的骨组织所替代；e.本发明的整个制作过程中所需的器材均易于获得，且价格便宜。材料制作过程 简便，易于操作。本发明的复合支架材料，可以承受高温高压消毒，易于灭菌。同时灭菌后 的材料，只需干燥密封，即可随时使用，易于保存和运输。总之，本发明的材料由于采用的气孔占位粒子是氯化钠晶体，所以即比较易于制 作且成本低，也易于保存，并且解决了生物活性陶瓷和生物降解性高分子材料分别单独使 用时存在的问题，其具备的性质说明本发明材料可作为骨组织重建用的骨再生性修复材 料。
图1是本发明材料制作方法的示意图；图2是本发明六种支架的扫描电子显微镜的图像；图3是本发明六种支架的SEM图像；图4是本发明含有琼脂的支架材料的micro-CT影像；图5是在SD雄性大鼠人造骨缺陷中植入本发明材料图示；
图6是SD雄性大鼠手术后的micro-CT影像；图7、8是SD雄性大鼠手术后PGA/ ^ -TCP支架修复的骨缺损区的新生骨骨量增值 图；图9是不同观察时间点病理学切片的光学显微镜图像；图10是本发明PGA/ 0 -TCP支架的生物降解速度变化图。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细 说明如下本发明的机理是聚乙醇酸和聚乳酸系的高分子化合物，具有优良的生物相容性。 聚乙醇酸和三磷酸钙在体内可以经过降解和细胞吞噬的双重作用完成生物降解过程。 聚乙醇酸在体内降解成乙醇酸单体，使其周围的酸碱度降低，而三磷酸钙的降解产物 为碱性，可以与乙醇酸进行酸碱中和，使周围组织的酸碱度适宜骨组织再生。
权利要求
一种多孔可生物降解的复合型骨修复用支架材料，它包括有由生物陶瓷粒子和生物降解性高分子的复合物制成的，具有连通气孔结构的、可生物降解的骨再生性修复材料，其特征是所述的连通气孔的平均孔径为440 810μm。
2.根据权利要求1所述的多孔可生物降解的复合型骨修复用支架材料，其特征是所 述的生物活性陶瓷粒子，是具有骨诱导性的生物活性陶瓷——0 _磷酸三钙(0 -TCP)，密度 为3. 14g/cm3，呈粉末状。
3.根据权利要求1所述的多孔可生物降解的复合型骨修复用支架材料，其特征是所 述的生物降解性高分子，是具有亲水性的生物降解性高分子——聚乙醇酸(PGA)，密度为 1. 53g/cm3。
4.一种多孔可生物降解的复合型骨修复材料的制作方法，其特征是把生物降解性高 分子聚乙醇酸(PGA)充分溶解于有机溶媒中，再加入粉末状生物活性陶瓷粒子磷酸三 钙(0-TCP)，充分震荡混勻后，与气孔占位粒子共同注入预制模型中，经过凝结、溶媒挥发、 气孔占位粒子滤除、消毒、干燥，最终获得以生物活性陶瓷粒子磷酸三钙(3-TCP)和生 物降解性高分子聚乙醇酸(PGA)复合物制成的，具有连通气孔结构的、多孔、可生物降解的 骨再生性修复材料。
5.根据权利要求4所述的多孔可生物降解的复合型骨修复材料的制作方法，其特征 是所述的气孔占位粒子，是氯化钠晶体，大小分别是425-500 u m、600-750 u m。
6.根据权利要求4所述的多孔可生物降解的复合型骨修复材料的制作方法，其特征 是所述的聚乙醇酸(PGA)和磷酸三钙⑶-TCP)的重量比分别为1 1、1 2、1 3。
7.根据权利要求4所述的多孔可生物降解的复合型骨修复材料的制作方法，其特征 是所述的有机溶媒是1，1，1，3，3，3-六氟异丙醇(HFIP)。全文摘要
本发明涉及一种多孔可生物降解的复合型骨修复材料及制作方法。其特点是它包括有由生物陶瓷粒子和生物降解性高分子的复合物制成的，具有连通气孔结构的、可生物降解的骨再生性修复材料，气孔的平均孔径为440-810μm。本发明的材料经过体外实验和动物实验，表明骨修复支架材料具有良好的生物相容性、可生物降解性、和骨传导性，能够加速新生骨矿，并具备以下特性材料制作的大小和形状可以根据骨缺损的大小和形态进行制备；材料的粗糙表面易于成骨细胞贴附生长，支架材料的高气孔率和气孔的连续性易于细胞快速向材料内部增殖、扩散，骨重建速度快以及材料的体内降解速度与骨形成速度相当等。
文档编号A61L27/14GK101947332SQ201010275969
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者曹宏 申请人:曹宏