一种可降解含镁的磷酸钙‑硫酸钙多孔复合生物支架的制作方法

本发明涉及医用材料领域，特别涉及一种可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架。
背景技术：
：由于意外事故、骨病、战争或矫形手术所致的骨缺损需要进行骨移植。骨移植是仅少于输血的组织移植，美国每年需骨移植的病例超过100万人次；按人口比例推断国内每年需骨移植的病例逾400万人次、全世界每年需骨移植的病例逾2000万人次。自体骨移植目前是治疗骨缺损的金标准，但给患者增加了新的创伤且取骨区存在一定的并发症，且自体骨来源有限，部分患者如儿童、高龄老人不适合自体骨移植。骨替代材料的研究、开发是目前医学研究的重点之一，中国十二五国家攻关项目中就有关于骨替代材料与机体作用机理的研究。构成人骨骨矿有Ca、P、C、O、H、S、Fe、Mg、Cu、Si、Zn、Mn、Na、K等元素，在人骨矿化过程中存在广泛的同质替换行为，人骨具有复杂的组成及结构。在骨组织工程支架或人工骨的设计过程中，关键要考虑人骨这种严重矿化组织的复杂组成及结构；人骨不能被单一材料所提供的有限特性所完全替代，更为重要的是，支架还必须为骨组织的再生提供三维多孔微结构以引导细胞的分化增殖，而且要能维持或较快取得足够的力学强度来满足被替代材料的力学要求。理想的骨移植替代材料或骨组织工程支架材料应具有以下条件:1)具有良好的骨传导性，材料具有孔径理想的三维互通网孔结构，尽可能高的孔隙率及比表面积2)具有骨诱导性；3)具有良好的生物相容性以及支持骨细胞生长和功能分化的表面化学性质与微结构；4)具有良好的生物降解性；5)材料中承担骨传导作用的部分必须有足够的力学强度及承载能力；6)易加工等。Johan等2010年在一篇综述中把新西兰临床可得到的骨移植替代材料归纳为四类：1、单相钙磷材料包括羟基磷灰石转化生物陶瓷三种、合成羟基磷灰石水泥一种，β-磷酸三钙人工陶瓷两种；2、复合材料包括磷酸四钙/磷酸氢钙、62.5％α-磷酸三钙/26.8％无水磷酸氢钙/8.9％碳酸钙/1.8％羟基磷灰石、60％羟基磷灰石/40％b-磷酸三钙、73％b-磷酸三钙/21％磷酸二氢钙/5％磷酸氢镁、磷酸四钙/磷酸氢钙/无定形磷酸钙、α-磷酸三钙/碳酸钙/磷酸二氢钙等配方的合成水泥6种，配方为80％磷酸三钙/20％磷酸氢钙的人工陶瓷一种；3、单相硫酸钙制备的泥膏或颗粒共四种；4、含硅生物玻璃一种。磷灰石、硫酸钙是目前临床上最为常见的骨移植替代材料或构成成分。目前临床缺少理想的骨移植替代材料，主要表现在理想三维互通网孔结构、极大的孔隙率及比表面积、可降解性、骨传导性、骨诱导性及力学强度等特性多不能兼而有之。临床已经应用的具有较为理想三维互通网孔微结构的人工骨均为动物材料转化而来：其中两个来源于牛松质骨经过高温烧结工序制备的多孔羟基磷灰石陶瓷骨，特点是保留了牛松质骨自然骨矿的三维互通网孔微结构且成分接近人骨骨矿成分，具有良好的生物相容性、良好的骨传导性及较好抗压缩强度，因高温烧结程序而免却异种骨免疫排斥反应及病原体导入之可能，且易于加工。来自牛骨的多孔羟基磷灰石具有60-90％的良好孔隙率且牛骨资源丰富，其孔径为390-1360μm，稍大于150-400μm的骨移植替代材料及骨组织工程支架的理想孔径；具备1-20MPa的良好的抗压缩强度；植入机体内有利于骨修复细胞募集、血管的进入、氧气及组织液的交换，为骨修复细胞提供良好的生理活动空间与黏附支持；其巨大的缺点是高温烧结牛松质骨得到的骨矿—羟基磷灰石太过稳定，在体内降解太过慢长，在钙磷类植骨材料中溶解度最低，降解速度远远不能与新骨形成速度匹配，亦不能持续释放较高浓度钙等成骨有益离子、因此缺乏良好的成骨活性，不利于骨的修复及改造。理想的降解速度是人工骨或骨组织工程支架的另一重要要求，理想的人工骨降解速度应该与新骨形成速度相匹配，在引导新骨形成的同时逐渐降解为新骨替代进一步提供空间，其降解过程中不断释放的钙离子等成骨有益离子为骨矿的重新沉积、改造与代谢提供矿物重组成分，这一过程可能刺激新骨形成即具备某种程度潜在的骨诱导性；人工骨或骨组织工程材料降解速度过快不利于对骨修复过程提供足够时空的支持与引导，而降解过慢则会阻碍新骨的形成、替代及塑形。无机物植骨材料在体内的降解主要通过两个途径：体液介导的溶降和细胞介导的降解过程。溶降过程是在体液的作用下，材料及粘结剂水解，材料逐步离解成颗粒、分子、离子的物理溶降过程。而细胞介导的降解过程主要是巨噬细胞和破骨细胞对材料的吞噬作用的生物降解过程。无机物植骨材料在体外的降解过程与其组成成分有关，其降解速度与材料的颗粒大小、孔隙率、比表面积、结晶度和溶解度亦有密切相关，其中溶解度是最重要的影响因素。在临床上最为常见的骨移植替代材料中硫酸钙具有最快的降解速度【硫酸钙在体内完全降解时间为45-72d，比自体骨快两倍多】，钙磷材料中的羟基磷灰石具有最慢的降解速度【无孔块状羟基磷灰石在体内10年都不能完全降解】、有远大于新骨形成速度，其他钙磷成分如磷酸三钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、多聚磷酸氢钙、焦磷酸钙等的降解率处于两者之间，具备相对适中的降解速度。为了克服煅烧牛松质骨多孔羟基磷灰石的明显缺点，近20年来，有科学工作者试图将煅烧牛松质骨多孔羟基磷灰石转化为磷酸三钙或含磷酸三钙的复相磷灰石陶瓷。俗称巴黎水泥的单质硫酸钙泥膏、水泥颗粒是应用于骨缺损填充的最久远的材料，因其1、良好的耐生物；2良好的空间充填特性；3较快的吸收速度及生物吸收完全；4、潜在的成骨活性；5良好的骨传导作用且因为较快的吸收能为骨修复提供空间而延用至今。硫酸钙在100毫升水中常温下溶解0.2克左右，硫酸钙体内降解时在局部形成高钙环境，为新生骨组织骨矿形成提供钙源，与体液中的磷酸根等结合从而促进新骨的矿化，其潜在的骨诱导活性与硫酸钙溶解过程中局部高钙、偏酸微环境有关；硫酸钙在体内降解在局部形成的高钙环境为新骨形成提供钙源的同时，还不同程度促进成骨细胞形成、分化；硫酸钙在体内降解形成局部偏酸微环境可能促进人骨骨矿微溶降，造成成骨活性蛋白显露，而有利于新骨形成；但临床目前应用的硫酸钙泥膏或颗粒同样有合成材料的共同缺点即难以具备理想三维互通网孔结构，同时硫酸钙体内完全降解时间为45-72d，比自体骨快两倍多，难以对新骨的形成做持续、稳定的骨传导支持，不能为骨组织的再生提供三维多孔微结构即缺乏良好的骨传导性的结构基础修复细胞、血管进入移植物内，不利于立新骨的生物形成；即使成功制备成高孔隙率、高比表面积的三维互通网孔结构的硫酸钙单质支架，其降解速度会更快，强度更差；硫酸钙材料溶降后还可使局部微环境偏酸而有可能引起炎症反应。合成复合材料的优点是可通过选择不同降解特性的成分及其成分构成比例，使复合材料的降解速率、pH值等物性达到某种平衡，并且可能吸附更多种人体内活性蛋白(信号蛋白)，改善材料的生物活性，更多地满足骨移植替代材料的理想要求。另外，磷酸钙及其他生物基材料的生物活性因掺入生物活性离子可能被提高。已有的研究表明，这些生物活性离子能有效的刺激蛋白活性，促进细胞生长和骨生长。人体约含有25g镁，镁在人体骨形成和所有生长过程、维护骨细胞结构与功能、骨代谢及重塑方面具有重要作用。低含镁量的磷酸镁钙基骨水泥能够显著提高细胞的粘附能力。掺镁磷酸钙骨水泥因为可促进植入材料与骨组织间界面生成成为日益受到重视的新型骨修复生物材料：掺镁骨水泥较容易配制，新西兰等西方国家已有73％b-磷酸三钙/21％磷酸二氢钙/5％磷酸氢镁配方的骨水泥在临床上应用。复合配方含镁的骨水泥具备降解性，可释放钙、磷、镁等骨形成有益元素，移植后在机体内能进行降解、离子交换，也不具备三维互通网孔结构而阻碍修复细胞及血管早期深入移植物内部，缺乏良好的骨传导性的三维互通网孔结构基础。我们前期成功将煅烧牛骨多孔羟基磷灰石转变为磷灰石-硫酸钙复合支架(申请号：2016100250985)、将煅烧牛骨多孔羟基磷灰石转变为可降解含镁复相磷灰石多孔陶瓷(申请号：201610024391X)，在保持煅烧牛骨多孔羟基磷灰石的理想三维互通网孔结构、良好的机械强度的同时成功地改善了其降解特性，后者还成功掺入了镁离子进入可溶性磷酸钙的晶格，形成有良好降解特性的掺镁磷酸钙如磷酸三镁钙等，材料在溶降时释放成功活性离子镁、有益离子钙等；我们现在尝试进一步整合它们的优点，将煅烧牛骨多孔羟基磷灰石转变为含有良好降解特性的含镁磷酸钙与硫酸钙复合多孔生物支架。技术实现要素：本发明的目的在于解决现有骨移植替代材料难以兼具良好三维互通网孔结构、机械强度、可降解性及生物活性等问题，将具备自然骨矿复杂精妙的三维互通网孔结构的煅烧牛松质单质羟基磷灰石(牛煅烧松质骨骨矿多孔支架)转化为保留复杂精妙的三维互通网孔结构的掺杂骨活性离子镁的可降解磷酸钙-硫酸钙复合支架材料，本发明的可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架兼具良好三维互通网孔结构与骨传导性、可降解性、较好机械强度和生物相容性；同时网孔内有较大长径比的硫酸钙晶须生长，可增加材料的比表面积，可能改善细胞粘附。因有效掺入了成骨活性离子镁及降解时可产生局部高钙环境的硫酸钙，复合生物支架可能具备潜在的骨诱导性。该复合生物支架可能更多地满足了骨移植替代材料或骨组织工程支架材料的理想的条件。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架，通过将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架经含有镁源、硫源及磷源的三元体系处理，取出干燥后，高温煅烧而得。X线粉末衍射分析该复合生物支架材料为含活性离子镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架材料如硫酸钙/磷酸镁钙/羟基磷灰石、硫酸钙/多聚磷酸氢镁钙/羟基磷灰石、硫酸钙/磷酸镁钙、硫酸钙/磷酸镁钙/羟基磷灰石/焦磷酸钙、硫酸钙/磷酸镁钙/焦磷酸钙等。复合生物支架材料含有良好降解速度的含镁磷酸钙成分磷酸三镁钙或多聚磷酸氢镁钙，有较快的吸收速度及生物吸收完全且具有潜在的成骨活性的硫酸钙、部分材料还含有羟基磷灰石和/或焦磷酸钙，羟基磷灰石是钙磷化合物中有最慢溶降速度者，焦磷酸钙可能较接近成骨速度；由于复合生物支架材料各种成分之间的溶降速度差别明显，该复合材料可实现梯度降解：硫酸钙较快速溶降、含镁磷酸钙成分也逐渐减少，而羟基磷灰石的质量比逐渐增加；由于我们通过改变复方配方中的反应物质量比、及浓度、浸渍及水热反应时间、煅烧温度及时间等灵活有效改变复合生物支架材料的组分及其质量比，复合生物支架材料的降解速度可有效实现调控，如在实验条件范围内其他条件不变的情况下，随着加硫量的增大、硫酸钙含量可逐渐加大；随着加磷量的增大，钙磷比为1.67的羟基磷灰石逐渐向(钙+镁)磷比微为1.5的磷酸三镁钙、钙磷比为1的焦磷酸钙转变。复合生物支架材料的在模拟体液环境下早期即可形成有利于新骨形成的高钙环境，并有钙、镁离子持续释放，可能支持该复合材料的潜在成骨活性。该复合生物支架材料保留了牛自然骨骨矿精妙的三维互通网孔微结构及其良好的机械强度，并且同时网孔内有束状较大长径比的晶须生长，晶须长径比为8-25：1，可增加材料的比表面积，可改善细胞黏附。动物骨松质骨缺损区移植观察到骨修复细胞在支架内良好的黏附、增殖、分化、分泌骨基质，在支架内可见极早的血管形成，成骨过程类似生理状态的膜内成骨；观察期未见明显免疫排斥反应及炎性反应，提示复合生物支架材料具有良好的生物相容性，动物骨缺损区移植有快而良好骨修复也提示复合生物支架材料可能的潜在成骨活性。作为优选，所述将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架经含有镁源、硫源及磷源的三元体系处理选择以下方案之一：方案一：将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架先在镁源溶液中浸渍、取出干燥后，再进入硫源-磷源复合溶液中水热反应；方案二：将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架在镁源-硫源-磷源复合溶液中浸渍的同时水热反应。作为优选，所述水热反应采用恒温水热方式，控制温度70-90℃，时间8-36小时。作为优选，方案一中，牛煅烧松质骨骨矿多孔支架与镁源溶液的料液比为10g：50-120mL，牛煅烧松质骨骨矿多孔支架与硫源-磷源复合溶液的料液比为10g：50-120mL。作为优选，方案二中，牛煅烧松质骨骨矿多孔支架与镁源-硫源-磷源复合溶液的料液比为10g：50-100mL。作为优选，所述高温煅烧的参数为750-900℃煅烧2-9小时。作为优选，所述镁源为硫酸镁、磷酸氢镁中的一种或两种；所述硫源为硫酸和可溶性硫酸盐，所述可溶性硫酸盐为硫酸钠、硫酸镁中的一种或两种；所述磷源为磷酸和可溶性磷酸盐，所述可溶性磷酸盐选自磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢镁、磷酸氢镁与磷酸氢二铵的组合、磷酸氢镁与磷酸二氢铵的组合中的一种。镁源中的硫酸镁既是镁离子提供源，同时又可作为硫源。镁源中的磷酸氢镁既是镁离子提供源，同时又可作为磷源。作为优选，所述含有镁源、硫源及磷源的三元体系中镁离子的终浓度为0.05-0.2mol/L。作为优选，所述含有镁源、硫源及磷源的三元体系中硫酸终浓度为0.05-0.1mol/L，由硫酸盐提供的硫酸根终浓度为0.04-0.6mol/L。由硫酸盐提供的硫酸根包括镁源和硫源中总的硫酸盐提供的硫酸根。作为优选，所述含有镁源、硫源及磷源的三元体系中磷酸终浓度为0.85-1.7wt％，由磷酸盐提供的磷终浓度为0.08-0.9mol/L。由磷酸盐提供的磷包括镁源和磷源中总的磷酸盐提供的磷。由磷酸盐提供的磷来自磷酸根和/或磷酸氢根.作为优选，所述可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架其材料组成为如下复合成分中的一种：硫酸钙/磷酸镁钙、硫酸钙/磷酸镁钙/羟基磷灰石、硫酸钙/磷酸镁钙/羟基磷灰石/焦磷酸钙、硫酸钙/磷酸镁钙/焦磷酸钙、硫酸钙/多聚磷酸氢镁钙、硫酸钙/多聚磷酸氢镁钙/羟基磷灰石。作为优选，所述牛煅烧松质骨骨矿多孔支架的孔隙率70-85％，孔径400-1200μm。作为优选，所述可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架其材料可梯度降解；所述可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架保持了牛煅烧松质骨骨矿多孔支架的三维互通网孔结构及机械强度，同时网孔内有较大长径比的晶须生长，晶须长径比为8-25：，可有效增加材料的比表面积。作为优选，所述牛煅烧松质骨骨矿多孔支架的制备方法为：(1)将牛松质骨切割成厚0.5-1cm的骨条或骨块得原料骨；(2)原料骨置于蒸馏水内在高压锅内蒸煮40-60min，然后用40-60℃饮用水清洗干净，重复本步骤4-6次；(3)将步骤(2)处理后的原料骨在恒温烘箱内80-120℃干燥12-24小时，然后置于煅烧炉内，900-1200℃煅烧8-12小时，冷却后得牛煅烧松质骨骨矿多孔支架。本发明的有益效果是：本发明可稳定有效地将牛煅烧松质多孔羟基磷灰石单质支架(牛煅烧松质骨骨矿多孔支架)转化组分变化丰富的可降解掺镁磷酸钙-硫酸钙复合支架材料如硫酸钙/磷酸镁钙/羟基磷灰石、硫酸钙/多聚磷酸氢镁钙/羟基磷灰石、硫酸钙/磷酸镁钙、硫酸钙/磷酸镁钙/焦磷酸钙/羟基磷灰石、硫酸钙/磷酸镁钙/焦磷酸钙等。本发明有效掺入了成骨活性离子镁离子及硫酸根离子、磷离子等；含镁成分为具有良好降解特性的磷酸三镁钙或多聚磷酸氢镁钙，含镁成分占材料总质量的9.5-80％，镁离子的含量与总阳离子的摩尔百分比为0.5-10％；复合生物支架具有较快降解速度、能完全降解并具潜在骨诱导活性离子的硫酸钙，硫酸钙占复合材料总质量的7.2-72.5％；部分复合生物支架还含有羟基磷灰石和/或焦磷酸钙。复合生物支架材料保持了自然骨骨矿三维互通网孔微结构及其较好的机械强度，同时网孔内有束状较大长径比的晶须生长，晶须长径比为8-28:1，可有效增加材料的比表面积而改善细胞粘附。由于组分的溶降速度存在较大差异，因此复合生物支架材料可实现阶梯性溶降；又由于根据配方及生产工艺可有效调控该复合生物支架材料的组分及其质量比，如在实验条件范围内其他条件不变的情况下，随着加硫量的增大、硫酸钙含量可逐渐加大；随着加磷量的增大，钙磷比为1.67的羟基磷灰石逐渐向(钙+镁)磷比微为1.5的磷酸三镁钙、钙磷比为1的焦磷酸钙转变，我们能有效调控支架成分的组成及质量比，因此该复合生物支架材料的溶降速度可实现有效调控。硫酸钙的降解可形成的早期高钙环境，掺镁可降解磷酸钙如磷酸三镁钙及多聚磷酸氢镁钙的降解可持续释放成骨活性离子镁及钙离子等，有利于新骨形成并为骨修复提供进一步的空间；材料在较大比例的溶降后仍可保持良好的机械强度及网孔结构，这些在模拟体液溶降实验可得到证实，电镜下可见掺镁磷酸钙-硫酸钙复合支架的溶降与重新沉积。本发明的可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架材料在动物松质骨骨缺损区移植时，可见修复细胞良好的募集、黏附、增殖分化、分泌基质及快速的血管网形成，材料可实现类似生理状态的膜内成骨，提示可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架良好的骨传导性及潜在的骨诱导活性；观察过程中未发现免疫排斥反应及明显的炎症，提示可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架具备良好的生物相容性。总之，可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架材料兼具良好三维互通网孔结构与骨传导性、可降解性、较好机械强度和生物相容性；同时网孔内有较大长径比的纳米硫酸钙晶须生长，可增加材料的比表面积，可能改善细胞粘附。因有效掺入了成骨活性离子镁及降解时可产生局部高钙环境的硫酸钙，复合材料可能具备潜在的骨诱导性。该可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架可能更多地满足了骨移植替代材料或骨组织工程支架材料的理想的条件。附图说明图1是本发明产品的一种的扫描电镜图图2是本发明产品在模拟体液溶降实验早期钙值(n＝3，人血清钙离子参考值2-2.67mmol/l)。图3本发明产品的一种模拟体液溶降实验后材料的扫描电镜图。图4是本发明产品的一种移植实验早期组织学图示。图5是本发明产品的另一种移植实验早期组织学图示。图6是本发明产品的一种移植实验后期期组织学图示。具体实施方式下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。牛煅烧松质骨骨矿多孔支架的制备例1：(1)将牛松质骨(牛股骨髁松质骨)切割成厚0.5cm的骨条得原料骨；(2)原料骨置于蒸馏水内在高压锅内蒸煮40分钟，然后用40℃水清洗干净，重复本步骤6次；(3)将步骤(2)处理后的原料骨在恒温烘箱内80℃干燥24小时，然后置于煅烧炉内，900℃(升温速率10℃/分钟)煅烧12小时，随炉冷却后得牛煅烧松质骨骨矿多孔支架。牛煅烧松质骨骨矿多孔支架的制备例2：(1)将牛松质骨(牛股骨髁松质骨)切割成厚1㎝的骨块得原料骨；(2)原料骨置于蒸馏水内在高压锅内蒸煮60min，然后用60℃水清洗干净，重复本步骤4次；(3)将步骤(2)处理后的原料骨在恒温烘箱内120℃干燥12小时，然后置于煅烧炉内，1200℃(升温速率10℃/分钟)煅烧8小时，随炉冷却后得牛煅烧松质骨骨矿多孔支架。牛煅烧松质骨骨矿多孔支架的制备例3：(1)将牛松质骨(牛股骨髁松质骨)切割成厚0.8㎝的骨条得原料骨；(2)原料骨置于蒸馏水内在高压锅内蒸煮50min，然后用50℃水清洗干净，重复本步骤5次；(3)将步骤(2)处理后的原料骨在恒温烘箱内100℃干燥18小时，然后置于煅烧炉内，1000℃(升温速率10℃/分钟)煅烧10小时，随炉冷却后得牛煅烧松质骨骨矿多孔支架。总实施方案1：A：配制镁源-硫源-磷源复合溶液：磷源为磷酸和可溶性磷酸盐，可溶性磷酸盐为磷酸氢镁、磷酸氢镁和磷酸二氢铵、磷酸氢镁和磷酸氢二铵；硫源为硫酸和可溶性硫酸盐，可溶性硫酸盐为硫酸钠；镁源为磷酸氢镁。复合溶液中：磷酸终浓度0.85-1.7wt％，由磷酸盐(可溶性磷酸盐+镁源)提供的磷终浓度为0.1-0.9mol/L，硫酸浓度0.05-0.1mol/L，可溶性硫酸盐为硫酸钠，由硫酸盐提供的硫酸根终浓度为0.08-0.6mol/L；镁离子终浓度为0.05-0.2mol/L。按牛煅烧松质骨骨矿多孔支架与镁源-硫源-磷源复合溶液的固液比为10g：50-100mL称取牛煅烧松质骨骨矿多孔支架，投入进行镁源-硫源-磷源复合溶液浸渍及水热反应，水热反应采取恒温水热反应，控制反应温度70-90℃，反应时间为8-36小时。B：取出多孔支架恒温烘箱内80-90℃干燥产20-48小时。C：将步骤B处理后的牛煅烧松质骨骨矿多孔支架在置于煅烧炉内，750-900℃(升温速率2.5℃/分钟)煅烧2-8小时，随炉冷却后得可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架。总实施方案2：A：配料：磷源为磷酸和可溶性磷酸盐，可溶性磷酸盐为磷酸氢镁或磷酸氢二铵；硫源为硫酸和可溶性硫酸盐，可溶性硫酸盐为硫酸镁，或硫酸镁+硫酸钠；镁源为硫酸镁，或硫酸镁+磷酸氢镁。复合溶液中：磷酸终浓度0.85-1.7wt％，由磷酸盐提供的磷终浓度为0.1-0.8mol/L，硫酸浓度0.05-0.1mol/L，可溶性硫酸盐为硫酸钠，由硫酸盐提供的硫酸根终浓度为0.08-0.6mol/L；镁离子终浓度为0.05-0.15mol/L。B：称取硫酸镁先配制硫酸镁溶液，牛煅烧松质骨骨矿多孔支架与硫酸镁溶液的固液比为10g：50-200毫升；将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架浸入硫酸镁溶液中，浸渍15-30分钟后微波干燥：微波输出功率300-500w，时间15-24分钟。C：按牛煅烧松质骨骨矿多孔支架与硫源、磷源复合溶液的固液比为10g：50-200毫升配制硫源、磷源复合溶液，将步骤B处理后的牛煅烧松质骨骨矿多孔支架沉浸浸渍及水热反应，水热反应采取恒温水热反应，控制反应温度70-90℃，反应时间为12-36小时。D：取出多孔支架恒温烘箱内80-90℃干燥产20-48小时。E：将步骤B处理后的牛煅烧松质骨骨矿多孔支架在置于煅烧炉内，750-900℃(升温速率2.5℃/分钟)煅烧2-9小时，随炉冷却后得可降解含镁的磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架。每一样品进行大体观察进行X射线粉末衍射(Xraydiffraction,XRD)分析；选择部分样品进行用扫描电镜进行显微结构观察；进行模拟体液溶降实验、骨缺损修复的动物实验等。大体观察观察材料的大体形态、强度等，部分样品用INSTRON—5566测试压缩强度。模拟体液溶降实验用医用氯化钠注射液作为模拟体液，检测材料与模拟体液的固液质量体积比为1克：100毫升，置入有盖烧杯内，在37℃恒温条件下进行模拟体液溶降实验，溶降实验时30天，每隔3天用AU5800全自动生化分析仪检测模拟体液内钙、磷、镁离子测定，溶降的前15天在每3天更换模拟体液40％，后期不更换模拟体液；用国产电子天平测定溶降实验30天后样品的质量并计算降解率；进行溶降实验开始前、结束时材料的XRD分析与扫描电镜观察等。动物骨缺损修复试验选择48只健康新西兰白兔，在兔股骨髁造成直径8mm的骨缺损，随机分为为实验组(多孔复合生物材料)及对照组(进口合成钙磷材料)。分别对实验组和对照组兔做出相同的人为骨缺损，然后实验组兔采用多孔复合生物材料进行骨缺损修复，对照组兔采用进口合成钙磷骨替代材料进行骨缺损修复，术后1、2、4、8周处死实验动物，进行骨缺损修复的组织学检查。实施例1511035取1mol/L硫酸10毫升、硫酸钠4.26克、磷酸氢镁1.74克、85wt％磷酸原液2毫升加去离子水配制含0.1mol/L硫酸、0.3mol/L硫酸钠、0.1mol/L磷酸氢镁、1.7wt％磷酸的复合溶液100毫升，溶液pH值约2.5；将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架10克沉浸其中，烧杯反罩保护下70℃恒温浸渍、水热反应20小时取出；80℃干燥24小时；每分钟升温2.5℃至750℃，维持6小时后随炉降至室温得511035E；511035ECaSO433.33％Ca2.89Mg0.11(PO4)233.16％Ca9.74(PO4)6(OH)2.0833.51％。实施例2511036取1mol/L硫酸10毫升、硫酸钠4.26克、磷酸氢镁3.46克、85wt％磷酸2毫升加去离子水配制0.1mol/L硫酸、0.3mol/L硫酸钠、0.2mol/L磷酸氢镁、1.7wt％磷酸复合溶液100毫升，pH值约3.0；称取10克牛煅烧松质骨骨矿多孔支架沉浸其中，烧杯反罩保护下70℃恒温浸渍、水热反应20小时取出，80℃干燥24小时；每分钟升温2.5℃至750℃，维持6小时后随炉降至室温得511036E；511036ECaSO426.23％Ca18Mg2H2(PO4)1459.97％Ca5(PO4)OH13.80％。实施例3511135取1mol/L硫酸5毫升、硫酸钠1.12克、磷酸氢镁1.70克、85wt％磷酸1毫升加去离子水配制0.05mol/L硫酸、0.08mol/L硫酸钠、0.1mol/L磷酸氢镁、0.85wt％磷酸复合溶液100毫升，pH值约3-3.5；取10克牛煅烧松质骨骨矿多孔支架沉浸其中，烧杯反罩下90℃恒温浸渍、水热反应8小时后取出80℃干燥24小时重11.93克；每分钟升温2.5℃至900℃，维持8小时后随炉降至室温得511135M；511135MCaSO420.01％Ca2.71Mg0.29(PO4)245.57％Ca2.89Mg0.11(PO4)234.42％。实施例4601052取1mol/L硫酸2.5毫升、硫酸钠4.26克、85wt％磷酸1毫升、磷酸氢二铵5.28克、磷酸氢镁0.86克加去离子水配制0.05mol/L硫酸、0.3mol/L硫酸钠、0.85wt％磷酸、0.8mol/L磷酸氢二铵、0.1mol/L磷酸氢镁复合溶液50毫升，取10克牛煅烧松质骨骨矿多孔支架沉浸其中，烧杯反罩下90℃恒温浸渍、水热反24小时取出，100℃干燥24小时；每分钟升温2.5℃至750℃，维持2小时后随炉降至室温得601052A；每分钟升温2.5℃至750℃，维持5小时后随炉降至室温得601052E；601052A601052E实施例5601053取1mol/L硫酸5毫升、硫酸钠2.84克，85wt％磷酸溶液1毫升、磷酸氢二铵2.64克、磷酸氢镁1.72克加去离子水配制0.1mol/L硫酸、0.2mol/L硫酸钠、0.85w％磷酸、0.4mol/L磷酸氢二铵、0.2mol/L磷酸氢镁复合溶液50毫升，将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架6克投入其中，90℃恒温条件下浸渍、水热反应36小时，100℃干燥24小时；每分钟升温2.5℃至750℃，维持2小时后随炉降至室温得601053A；每分钟升温2.5℃至750℃，维持5小时后随炉降至室温得601053E；601053A601053E实施例6511033取1mol/L硫酸10毫升、硫酸钠4.26克、磷酸氢镁0.86克、磷酸二氢铵5.78克、85wt％磷酸2毫升加去离子水配制0.1mol/L硫酸、0.3mol/L硫酸钠、0.05mol/L磷酸氢镁、1.7wt％磷酸、0.5mol/L磷酸二氢铵复合溶液100毫升，取10克牛煅烧松质骨骨矿多孔支架沉浸其中，烧杯反罩下70℃恒温浸渍、水热反应20小时后取出，pH值约2.5；80℃干燥24小时；每分钟升温2.5℃至750℃，维持6小时后随炉降至室温得511033E；511033ECaSO437.97％Ca2.86Mg0.14(PO4)28.90％Ca2(P2O7)53.13％。实施例7511034取1mol/L硫酸5毫升、硫酸钠1.43克、磷酸氢镁0.87克、磷酸二氢铵5.78、85wt％磷酸原液2毫升加去离子水配制含0.05mol/L硫酸、0.1mol/L硫酸钠、0.1mol/L磷酸氢镁、0.5mol/L磷酸二氢铵、1.7tw％磷酸的复合溶液100毫升，溶液pH值约2.5；将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架10克沉浸其中，烧杯反罩保护下70℃恒温浸渍、水热反应20小时取出；80℃干燥24小时；每分钟升温2.5℃至750℃，维持6小时后随炉降至室温得511034E；511034ECaSO47.2％Ca2.89Mg0.11(PO4)227.03％Ca2(P2O7)64.17％。实施例8602124按水热反应溶液量配制0.1mol/L六水硫酸镁、1.7wt％磷酸、0.1mol/L硫酸、0.4mol/L磷酸氢二铵的量取六水硫酸镁1.2克、磷酸1毫升、硫酸5毫升、磷酸氢二铵2.64克。先用硫酸镁1.2克配制含镁溶液50毫升，取牛煅烧松质骨骨矿多孔支架5克沉浸其中，用微波干燥之；取1摩尔/L硫酸5毫升、85w％磷酸1毫升、磷酸氢二铵2.64克加去离子水配制复合溶液50毫升，70℃反应36小时，取出后70℃干燥30小时重5.89克；每分钟升温2.5℃至750℃，维持6小时后随炉降至室温得602124E；每分钟升温2.5℃至750℃，维持9小时后随炉降至室温得602124K；通气良好、强度良好、外观良好。602124ECaSO436.4％(Ca2.589Mg0.411)(PO4)210.5％Ca10.042(PO4)5.952(OH)2.29253.1％。602124KCaSO454.8％(Ca2.589Mg0.411)(PO4)211.4％Ca10.042(PO4)5.952(OH)2.29233.8％。实施例9602123按水热反应溶液量配制0.1mol/L六水硫酸镁、1.7wt％磷酸、0.1mol/L硫酸、0.2mol/L磷酸氢二铵的量取六水硫酸镁1.2克、磷酸1毫升、硫酸5毫升、磷酸氢二铵1.32克。先用硫酸镁1.2克配制含镁溶液50毫升，取牛煅烧松质骨骨矿多孔支架5克沉浸其中，用微波干燥之；取1mol/L硫酸5毫升、85wt％磷酸1毫升、磷酸氢二铵1.32克加去离子水配制复合溶液50毫升将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架投入其中，70℃反应36小时，取出后70℃干燥30小时重5.68克；每分钟升温2.5℃至750℃，维持3小时后随炉降至室温得602123A；每分钟升温2.5℃至750℃，维持6小时后随炉降至室温得602123E；每分钟升温2.5℃至750℃，维持9小时后随炉降至室温得602123K；602123ACaSO439.79％(Ca2.589Mg0.411)(PO4)29.82％Ca9.74(PO4)6(OH)2.0850.39％。602123ECaSO437.7％Ca2.71Mg0.29(PO4)211.3％Ca9.74(PO4)6(OH)2.0851.0％。602123KCaSO465.2％(Ca2.589Mg0.411)(PO4)29.5％Ca10.042(PO4)5.952(OH)2.29225.3％。实施例10602122按水热反应溶液量配制0.15mol/L六水硫酸镁、1.7wt％磷酸、0.1mol/L硫酸、0.375mol/L硫酸钠、0.2mol/L磷酸氢二铵的量取六水硫酸镁1.8克、85wt％磷酸1毫升、硫酸5毫升、硫酸钠2.13克、磷酸氢二铵1.32克。先用硫酸镁1.8克配制含镁溶液50毫升，取牛煅烧松质骨骨矿多孔支架5克沉浸其中，用微波干燥之；取1mol/L硫酸5毫升、硫酸钠2.13克、85w％磷酸1毫升、磷酸氢二铵1.32克加去离子配制硫酸、硫酸钠、磷酸、磷酸氢二铵复合溶液50毫升，将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架浸入其中，70℃恒温条件下浸渍、水热反应36小时，取出后70℃干燥30小时重6.12克；每分钟升温2.5℃至750℃，维持6小时后随炉降至室温得602122E；每分钟升温2.5℃至750℃，维持9小时后随炉降至室温得602122K；602122ECaSO453.5％(Ca2.589Mg0.411)(PO4)214.8％Ca10.042(PO4)5.952(OH)2.29231.7％。602122KCaSO444.5％(Ca2.589Mg0.411)(PO4)216.3％Ca9.74(PO4)6(OH)2.0839.2％。实施例11602121按水热反应溶液量配制0.1mol/L六水硫酸镁、1.7wt％磷酸、0.1mol/L硫酸、0.5mol/L硫酸钠、0.4mol/L磷酸氢二铵的量取六水硫酸镁1.2克、85wt％磷酸1毫升、硫酸5毫升、硫酸钠2.84克、磷酸氢二铵1.32克。先取六水1.2克硫酸镁加去离子水配制硫酸镁50毫升，用孔隙率约85％的牛煅烧松质骨骨矿多孔支架5克浸渍半小时，微波干燥；取1mol/L硫酸5毫升、硫酸钠2.84克、质量分数85％磷酸1毫升、磷酸氢二铵2.64克配制硫酸、0.1mol/L硫酸钠、1.7wt％磷酸、磷酸氢二铵复合溶液50毫升，将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架沉浸其中，烧杯反罩下90℃恒温浸渍、水热反应36小时取出，取出后70℃干燥30小时重6.18克，材料通气可、强度可、外观良好、似有晶须形成；每分钟升温2.5℃至750℃，维持6小时后随炉降至室温得602121E；每分钟升温2.5℃至750℃，维持9小时后随炉降至室温得602121K；602121ECaSO429.6％(Ca2.589Mg0.411)(PO4)223.8％Ca10.042(PO4)5.952(OH)2.29246.6％。602121KCaSO439.0％Ca18Mg2H2(PO4)1422.2％Ca9.74(PO4)6(OH)2.0838.8％。实施例12603292按水热反应溶液量配制0.05mol/L六水硫酸镁、1.7wt％磷酸、0.1mol/L硫酸、0.2mol/L硫酸钠、0.1mol/L磷酸氢镁量取六水硫酸镁0.6克、85wt％磷酸2毫升、硫酸5毫升、硫酸钠2.23克磷酸氢镁1.74克。取六水硫酸镁0.6克配制硫酸镁溶液100毫升；用孔隙率约85％的牛煅烧松质骨骨矿多孔支架5克浸渍半小时，微波500干燥10×3分钟；用1mol/L硫酸5毫升、硫酸钠2.23克、磷酸氢镁1.74克、85wt％磷酸2毫升配制硫酸、硫酸钠、磷酸氢镁、磷酸复合溶液100毫升，pH值3.5；将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架投入其中，烧杯反罩下90℃恒温条件下浸渍、水热处理12小时取出，90℃干燥24小时；每分钟升温2.5℃至900℃，维持8小时后随炉降至室温得603292E；603292ECaSO451.1％(Ca2.89Mg0.11)(PO4)248.9％。实施例13603294取六水硫酸镁0.6克加去离子水配制硫酸镁溶液60毫升，将孔隙率约85％的牛煅烧松质骨骨矿多孔支架5克投入其中浸渍半小时，微波500瓦干燥8×3分钟；取1mol/L硫酸5毫升、85wt％磷酸1毫升、磷酸氢镁0.86克加去离子水配制复合溶液60毫升，将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架沉浸其中，70℃恒温条件下浸渍、水热处理24小时，取出后90℃干燥24小时；每分钟升温2.5℃至900℃，维持6小时后随炉降至室温得603294E；603294A603294ECaSO472.5％(Ca2.89Mg0.11)(PO4)227.5％。实施例14603295取六水硫酸镁0.6克加去离子水配制硫酸镁溶液60毫升，将孔隙率约85％的牛煅烧松质骨骨矿多孔支架5克投入其中浸渍半小时，微波输出功率500瓦干燥8×3分钟；取1mol/L硫酸5毫升、85wt％磷酸1毫升、磷酸氢镁1.72克配制复合溶液60毫升，将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架投入其中，70℃浸渍、水热处理24小时，取出后70℃干燥30小时，强度平平、通气平平；每分钟升温2.5℃至900℃，维持6小时后随炉降至室温得603295E；603295ECaSO470.2％(Ca2.89Mg0.11)(PO4)229.8％。检测结果：材料大体观察、强度测定、XRD成分分析及扫描电镜观察各种产品完好保持牛松质骨的预制形态，无碎裂、崩塌或粉末化等，具有较好的机械强度；10×10×10mm的1-5号标本用INSTRON—5566松质骨测试压缩强度见表1。X线衍射(XRD)检测证实浸渍硫酸镁煅烧牛松骨矿支架与硫源-磷源复合溶液进行水热反应，干燥后经煅烧可转化为掺镁可降解磷酸钙-硫酸钙多孔复合生物支架材料如硫酸钙/磷酸镁钙、硫酸钙/磷酸镁钙/羟基磷灰石、硫酸钙/磷酸镁钙/羟基磷灰石/焦磷酸钙、硫酸钙/磷酸镁钙/焦磷酸钙、硫酸钙/多聚磷酸氢镁钙等复合物。含镁磷酸钙为具有良好降解特性的磷酸三镁钙或多聚磷酸氢镁钙，镁离子的含量与总阳离子的摩尔百分比为0.5-10％，含镁成分磷酸三镁钙或多聚磷酸氢钙镁占材料总质量的9.6-72.5％，硫酸钙占材料总质量的8-72.5％。电镜扫描发现(参照图1)，产品保持了牛松质骨自然骨骨矿的三维互通网孔微结构的主体结构，同时网孔内有较大长径比的硫酸钙晶须生长，可增加材料的比表面积，可能改善细胞粘附。表1压缩强度编号压缩强度(MPa)18.4026.35313.79411.462、材料的体外溶降实验模拟体液溶降实验用医用氯化钠注射作为模拟体液，检测材料与模拟体液的固液质量体积比为1-2克：100毫升，置入有盖烧杯内，在37℃恒温条件下进行模拟体液溶降实验，溶降实验时间4周，用AU5800全自动生化分析仪检测模拟体液内钙、磷、镁等离子测定，用国产电子天平测定4周时材料的质量并计算降解率；进行溶降实验开始前、结束时材料的XRD分析与扫描电镜观察等。实验发现材料有较好的降解率(表2)，模拟体液实验的早期(半月内)多数样品模拟体液中有较高的钙离子浓度即维持在人血清正常参考值中间值的1-5倍之间(图2)；亦有活性离子镁释放。模拟体液实验材料的XRD分析发现，材料的成分及质量比随时间变化而发生变化，硫酸钙及磷酸镁钙等逐渐减少或消失、支架材料渐变为羟基磷灰石。扫描电镜可发现材料的溶降及矿物成分的重新沉积(图3)。表2材料在模拟体液内浸泡4周的降解率(n＝3)3、动物骨缺损修复试验本发明产品的移植早期(1周)即可见细胞、血管进入支架的整个空间，可见修复细胞增殖、分化、分泌骨基质(图4)；两周即有骨小梁形成，新生骨组织与支架有完美的结合(图5)。观察过程中未发现免疫排斥反应及明显的炎症，材料具备良好的生物相容性；观察过程发现新骨小梁逐渐嵌入支架材料壁，提示材料可逐渐降解(图6)。以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。当前第1页1 2 3