工程骨支架的配方以及制备方法与流程

本发明属于医药技术领域，尤其涉及工程骨支架的配方以及制备方法。

背景技术：

大范围骨缺损、骨不连，是医疗工作中十分常见的问题。常见于创伤、肿瘤、感染、先天性或发育性疾病等。其一直是骨科领域的一项世界性难题，至今尚未得到有效解决。目前常用的修复方法有自体骨移植、异体骨移植、人工合成替代物等，但这些方法在供区的有限性、较多的并发症和后遗症、抗原性、生物相容性、生物活性、生物可降解性及与宿主骨的力学匹配、使用寿命等方面都存有各自缺点，限制了其临床应用，难以达到满意的效果。组织工程学的提出、建立和发展是对外科领域中组织、器官缺损和功能障碍传统治疗方法和模式的一次革命。利用组织工程学方法和手段修复组织缺损是全新的治疗模式，具有广阔的应用前景，是目前医学界研究的热点问题；其最终目的就在于提供理想的、来源广泛、应用简便、疗效确定的生物活性骨组织，骨组织工程学是其中极为重要的具有代表意义的领域，对于从根本上提高各种临床常见原因造成的骨缺损等疾病的治疗效果而言，骨组织工程突破了以往的治疗模式，提供了全新的思路和方法。

由于骨缺损形状多呈现不规则形状，体外预成型植骨材料难以适应骨缺损形状，与正常骨质间形成间隔，从而影响组织工程骨支架传导作用，3D打印技术的出现可以很好的解决个体化治疗这一难题。3D打印技术被称为“桌面上的创意工厂”。先用相关软件将产品图纸转化为3D图像数据并上传电脑，放入相应的材料后，打印喷头就会根据图像数据逐层将东西打印出来，再堆叠在一起成为一个立体物品。由于采用“添加制造技术”(additive manufacturing)，因此更加节省原材料和人工，而且可制作形态各异的物品。理论上，只要电脑可以设计出的造型，3D打印机均可打印出来。远程医疗、个性化医疗是世界医疗的发展趋势。3D打印技术采用不同的“油墨”材料可以生产出各种人造器官和组织，能满足临床患者个体要求。金属、树脂、石膏、陶瓷、高分子、生物大分子等均被创造性地应用于3D打印以生产生物制品。随着医疗技术个性化发展，此项技术已广泛用来制作精确的患骨模型，度身定做个体化的骨缺损修复体。生物材料打印机采用独创的世界最先进的无丝打印技术,可根据骨科临床患者的骨缺损尺寸、形状和内部空隙等参数，精确定制出理化特征和外观结构仿生的可生物降解人工骨。

骨组织工程支架材料复合生长因子或者药物可以提高植入支架材料骨修复效果，但是在临床病例中，所需要修复的骨质缺损往往较大，缺损病灶周围容易发生感染，单次给予大剂量的生长因子或者药物难以发挥理想的效果，甚至有害于机体。所以，还需要对生长因子或者药物进行缓释。现有的研究结果显示聚乙烯醇胶体具有很好的缓释效果，并且已有缓释方面的应用，故可用聚乙烯醇胶体作为粘结剂及缓释载体制备组织工程骨支架复合生长因子及药物植入骨缺损局部发挥作用。

因此，研制能够通过骨缺损患者的影像学资料，经由3D打印机打印出仿生的具有缓释生长因子及药物的可生物降解人工骨，并产生支撑作用的骨组织工程支架材料具有重要意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于：提供工程骨支架的配方以及制备方法，本发明很好的解决骨缺损患者个体化治疗这一难题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：工程骨支架的配方，其特征在于：采用以下配方：采用以下配方：聚乙烯醇粉末、去离子水、双相磷酸钙粉末，所述的聚乙烯醇粉末醇解度为99+％。

2、根据权利要求1所述的工程骨支架的制备方法，其特征在于：按以下步骤进行：

(1)配成：首先将聚乙烯醇粉末溶于去离子水配成0.15g/ml的聚乙烯醇胶体；

(2)混合：将(1)中聚乙烯醇胶体与双相磷酸钙粉末混合；

(3)搅拌：将(2)中复合物搅拌均匀，得到双相磷酸钙与聚乙烯醇膏体混合组织；

(4)载入：将患者骨缺损模型三维文件载入生物材料打印机；

(5)打印：将得到双相磷酸钙与聚乙烯醇膏体混合组织倒入生物材料打印机，然后通过生物材料打印机打印制得具有诱导成骨能力的双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料。

(6)冻融：将(5)得出的双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料进行零下20度，10～20小时左右的冰冻，然后常温10～20小时的解冻。

(7)干燥；将(6)冻融后的双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料用冷冻干燥机干燥2～5小时，即工程骨支架成型。

进一步，所述的(2)混合步骤中双相磷酸钙粉末与聚乙烯醇胶体按照1g:1.5g比例复合形成双相磷酸钙—聚乙烯醇膏体组织。

聚乙烯醇粉末：有机化合物，极安全的高分子有机物，具有良好的生物相容性。

去离子水：为融合剂，高纯度水。

双相磷酸钙粉末：为骨替代材料，具有良好的生物相容性。

该工程骨支架的配方以及制备方法，通过临床患者的骨缺损尺寸、形状和内部空隙等参数，精确定制出理化特征和外观结构仿生的可生物降解人工骨，制备具有成骨作用的3D打印双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料，且该组织工程骨支架可复合生长因子及药物并达到缓释的效果，经研究发现按照此成分比例构建的3D打印双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料具有显著的促成骨作用，可对周围的成骨髓间充质干细胞产生趋化作用，并可诱导这些细胞成骨分化，最终发挥成骨作用，并且可以复合生长因子及药物，达到缓释的效果，本发明可以很好的解决骨缺损患者个体化治疗这一难题。

附图说明

图1是本发明制备流程图

具体实施方式

在下文中，阐述了多种特定细节，以便提供对构成所描述实施例基础的概念的透彻理解。然而，对本领域的技术人员来说，很显然所描述的实施例可以在没有这些特定细节中的一些或者全部的情况下来实践。在其他情况下，没有具体描述众所周知的处理步骤。

实施例1

1、本实施例列举的工程骨支架的配方，由以下重量的原料制成：聚乙烯醇粉末、去离子水、双相磷酸钙粉末，所述的聚乙烯醇粉末醇解度为99+％。

2、根据权利要求1所述的工程骨支架的制备方法，其特征在于：按以下步骤进行：

(1)配成：首先将聚乙烯醇粉末溶于去离子水配成0.15g/ml的聚乙烯醇胶体；

(2)混合：将(1)中聚乙烯醇胶体与双相磷酸钙粉末混合；

(3)搅拌：将(2)中复合物搅拌均匀，得到双相磷酸钙与聚乙烯醇膏体混合组织；

(4)载入：将患者骨缺损模型三维文件载入生物材料打印机；

(5)打印：将得到双相磷酸钙与聚乙烯醇膏体混合组织倒入生物材料打印机，然后通过生物材料打印机打印制得具有诱导成骨能力的双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料。

(6)冻融：将(5)得出的双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料进行零下20度，10小时左右的冰冻，然后常温10小时的解冻。

(7)干燥；将(6)冻融后的双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料用冷冻干燥机干燥2小时，即工程骨支架成型。

进一步，所述的(2)混合步骤中双相磷酸钙粉末与聚乙烯醇胶体按照1g:1.5g比例复合形成双相磷酸钙—聚乙烯醇膏体组织。

聚乙烯醇粉末：有机化合物，极安全的高分子有机物，具有良好的生物相容性。

去离子水：为融合剂，高纯度水。

双相磷酸钙粉末：为骨替代材料，具有良好的生物相容性。

该工程骨支架的配方以及制备方法，通过临床患者的骨缺损尺寸、形状和内部空隙等参数，精确定制出理化特征和外观结构仿生的可生物降解人工骨，制备具有成骨作用的3D打印双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料，且该组织工程骨支架可复合生长因子及药物并达到缓释的效果，经研究发现按照此成分比例构建的3D打印双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料具有显著的促成骨作用，可对周围的成骨髓间充质干细胞产生趋化作用，并可诱导这些细胞成骨分化，最终发挥成骨作用，并且可以复合生长因子及药物，达到缓释的效果，本发明可以很好的解决骨缺损患者个体化治疗这一难题。

实施例2

1、本实施例列举的工程骨支架的配方，由以下重量的原料制成：聚乙烯醇粉末、去离子水、双相磷酸钙粉末，所述的聚乙烯醇粉末醇解度为99+％。

2、根据权利要求1所述的工程骨支架的制备方法，其特征在于：按以下步骤进行：

(1)配成：首先将聚乙烯醇粉末溶于去离子水配成0.15g/ml的聚乙烯醇胶体；

(2)混合：将(1)中聚乙烯醇胶体与双相磷酸钙粉末混合；

(3)搅拌：将(2)中复合物搅拌均匀，得到双相磷酸钙与聚乙烯醇膏体混合组织；

(4)载入：将患者骨缺损模型三维文件载入生物材料打印机；

(5)打印：将得到双相磷酸钙与聚乙烯醇膏体混合组织倒入生物材料打印机，然后通过生物材料打印机打印制得具有诱导成骨能力的双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料。

(6)冻融：将(5)得出的双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料进行零下20度，20小时左右的冰冻，然后常温20小时的解冻。

(7)干燥；将(6)冻融后的双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料用冷冻干燥机干燥5小时，即工程骨支架成型。

进一步，所述的(2)混合步骤中双相磷酸钙粉末与聚乙烯醇胶体按照1g:1.5g比例复合形成双相磷酸钙—聚乙烯醇膏体组织。

聚乙烯醇粉末：有机化合物，极安全的高分子有机物，具有良好的生物相容性。

去离子水：为融合剂，高纯度水。

双相磷酸钙粉末：为骨替代材料，具有良好的生物相容性。

该工程骨支架的配方以及制备方法，通过临床患者的骨缺损尺寸、形状和内部空隙等参数，精确定制出理化特征和外观结构仿生的可生物降解人工骨，制备具有成骨作用的3D打印双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料，且该组织工程骨支架可复合生长因子及药物并达到缓释的效果，经研究发现按照此成分比例构建的3D打印双相磷酸钙—聚乙烯醇组织工程骨支架材料具有显著的促成骨作用，可对周围的成骨髓间充质干细胞产生趋化作用，并可诱导这些细胞成骨分化，最终发挥成骨作用，并且可以复合生长因子及药物，达到缓释的效果，本发明可以很好的解决骨缺损患者个体化治疗这一难题。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。