[发明专利]掺杂骨修复材料及其制备方法

说明书

一.技术领域

本发明涉及生物医学材料技术领域，特别是涉及适用于修复人体硬组织缺损 的生物医学材料的技术领域。

二.背景技术

近年来关于骨修复材料的研究着重致力于建立无毒、无害以及对人体或植入 设备无改变的理想模型。应用较为广泛的人工骨材料，如：羟基磷灰石(HA)、 β-磷酸三钙(β-TCP)、生物活性玻璃、生物活性骨水泥等，均能与人骨连接并 表现出一定生物相容性。但由于生物降解、骨诱导、骨传递等能力存在差异，关 于探寻适应人体生理环境、具有优良性能的骨修复材料的研究还有较大争议。de Bruijin等认为，生物材料上的类骨磷灰石层的形成是它具有骨诱导性的先决条 件，而材料表面磷灰石层的形成是局部环境Ca²⁺与PO₄^3-浓度达阈值沉析的结果， 这与材料降解释放Ca²⁺与PO₄^3-速率密切相关。现阶段骨修复材料存在的较大问 题是降解速率无法按需调控，有研究表明：HA在体内降解速率过慢，而β-TCP 则过快，这些均不利于骨的生成与连接。因此对提高骨修复材料降解可控性成为 本领域的研究热点。Mingbo Wang等制备的HA/PVA/Gel复合骨修复材料，提高 了HA的水溶性和降解性，但降解产物中的低聚小分子会造成体内局部组织炎 性；Zhao Naru等制备的β-TCP/BG/PLA复合材料具有较好的力学强度，PLA 降解后的局部酸性虽利于材料降解，但可能造成人体免疫细胞活性减弱，癌细胞 活性增强。

聚磷酸钙(CPP)作为一种无机聚合物，其分子式为[Ca(PO₃)₂]n，密度为 2.85g/cm³。这种聚合物不同于一般的有机高分子聚合物，它的主链结构是通过 四面体结构的[PO₄^3-]离子角对角连接，形成长链的螺旋结构。因其化学结构与 天然骨以及生物体内活性大分子相似而具有良好的生物相容性和吸收性。早在上 世纪五十年代，美国学者Van Wazer等人就率先提出：具有长链仿生结构的缩聚 磷酸盐作为新型的生物材料将具有良好的应用前景。在随后的几十年间，俄罗斯 的学者Murashova，Lorenz以及德国学者Jost等人做了大量的研究工作，证实了聚 磷酸盐的螺旋型长链结构。在此基础上，加拿大Pilliar等人研究发现聚磷酸钙具 有优良的生物相容性和力学性能。本发明的发明人所在课题组在先前的研究中， 将锶元素掺入CPP，提高了其细胞亲和性、促成骨、促血管化的生物活性及其力 学性能。至今，关于聚磷酸钙作为优良的新型骨修复材料可行性的研究已经大量 开展，世界范围内的学者均有相关研究成果不断问世。

然而，作为理想的骨修复材料，诱导新骨生长并配合其速率降解以达到自体 骨完全康复，且降解产物对内环境无毒无害，是这一领域研究的难点。如今广泛 研究的生物陶瓷类骨修复材料大多因晶体结构致密、分子量大而降解速率缓慢， 这极不利于修复部位新骨的诱导及生成，CPP同样存在这一弱点。发明人所在课 题组前期动物及临床实验证明，CPP在人体植入部位降解较缓慢。

三.发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供新型掺杂骨修复材料及其制备方 法的目的旨在解决以下技术问题，即使制备的骨修复材料具有良好的降解可调控 性及生物相容性，并同时具有足够的力学强度和韧性。

本发明的基本思想是在聚磷酸钙中掺入少量的钾、钠等碱金属元素，使新型 掺杂骨修复材料在获得优化降解能力的同时，也具有良好的力学性能和生物相容 性能。