[发明专利]骨缺陷修复材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学活性材料领域，尤其是涉及一种骨缺陷修复材料及其制备方法和应用。

背景技术

骨缺陷（bone defects）疾病通常是由于受伤、疾病如骨质疏松或者手术介入的原因造成部分骨组织的缺失，从而引起缺失部位的功能丧失。在一个大骨中，如大腿骨，如果骨缺陷部位在8mm时，通常这种缺陷可以自愈。然而如果缺陷大于8mm，或者在一个小骨中，如趾骨，缺陷甚至小于8mm，这种骨缺陷则不能自愈，需要骨材料来填充，或者利用骨材料来引导缺陷处的骨组织和细胞生长从而修复骨缺陷。传统的用来填充骨缺陷的材料有来自异种移植、同种移植、同体移植和惰性生物材料等几种。前三种填充方法和材料由于容易引起排异反应、内毒素残留和对病人造成身体其它部位的损伤，因此利用非移植的活性生物材料来填充骨缺陷部位越来越成为了当今的材料开发利用的热点。

由于用来填充骨缺陷的活性生物材料需要与后来生长的骨组织和细胞相互融合和包裹，与骨折后用来固定的材料不一样，二次手术不易分离已经融合的材料，因此用来治疗骨缺陷的生物材料对材料的生物降解性要求较高，材料降解后无有害物质残留，且最好能最终进入代谢循环，同时，要求材料需要有较高的成骨细胞相容性，且具有一定生物机械性能。传统的降解材料运用在骨缺陷治疗中主要是聚酯类高分子、动物性的胶原蛋白和无机的陶瓷材料。聚酯类高分子拥有优良的可体内降解性和可控的降解时间，但是由于降解产物为偏酸性，对骨细胞复制生长所需要的中性和偏碱性的微环境产生了一定的负影响。动物性胶原蛋白的使用由于会产生可能的排异性或者有内毒素的残留，因此对材料的来源和使用有很高的要求。无机陶瓷材料，如羟基磷灰石，通常就是骨组织的一部分，由于多孔性和网状结构上不能达到大分子一样的要求，因此常常与其他的材料结合来组成复合的骨缺陷填充材料。传统的骨缺陷修复材料都具有一定局限性，因此需要开发新的骨缺陷修复材料。

发明内容

基于此，有必要提供一种可生物降解且降解产物无害的骨缺陷修复材料及其制备方法和应用。

一种骨缺陷修复材料，包括细菌纤维素膜、沉积在所述细菌纤维素膜的微纤维表面的生物陶瓷材料以及分散在所述细菌纤维素膜中的可降解所述细菌纤维素膜的纤维素酶，所述细菌纤维素膜、所述生物陶瓷材料及与所述纤维素酶的质量比为10:1:0.1～0.17。

在其中一个实施例中，所述细菌纤维素膜为葡糖醋杆菌细胞外纤维素膜。

在其中一个实施例中，所述生物陶瓷材料为羟基磷灰石、三磷酸钙、二元磷酸钙系统、二水磷酸氢钙及磷酸钙镁石中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述纤维素酶为来自于绿色木霉属的纤维素酶或来自于里氏木霉属的纤维素酶。

上述骨缺陷修复材料包含细菌纤维素膜、生物陶瓷材料及纤维素酶。细菌纤维素对成骨细胞有较好的亲和性，且细菌纤维素可携带足够的水分，能够给骨细胞的生长提供较好的生长微环境。当将上述骨缺陷修复材料植入骨缺损部位时，由于成骨细胞粘附生长于细菌纤维素膜的微纤维表面上，而陶瓷材料沉积在细菌纤维素膜的微纤维表面上，因此，生长于微纤维表面陶瓷材料上的成骨细胞很容易被包裹并且和成骨细胞产生的胶原蛋白形成完整的骨组织。而细菌纤维素膜则被纤维素酶逐渐降解掉，无残留，并且降解产物葡萄糖对细胞无任何有害性且还可以作为部分营养物质来支持骨细胞的复制和生长。该骨缺陷修复材料可广泛应用于制备骨缺陷修复药物领域，如：

一种骨缺陷修复药物，包括上述骨缺陷修复材料，所述药物为冻干剂型。

一种骨缺陷修复材料的制备方法，包括如下步骤：

将可生产纤维素的菌种接种到培养基中培养直至获得厚度为1～5mm的细菌纤维素膜后破碎细菌细胞，去除破碎的细菌细胞，收集所述细菌纤维素膜；

将所述细菌纤维素膜经冷冻干燥处理后，置于0.1～0.3mol/L的氯化钙溶液中活化24～48小时，漂洗，去除氯化钙，得到活化的细菌纤维素膜；

将生物陶瓷材料加入到模拟人体体液的溶液中制备浓度为1～5mg/mL的生物陶瓷材料的悬浮液，将所述活化的细菌纤维素膜置于所述生物陶瓷材料的悬浮液中，于35～38℃下以1～2转/分钟的转速旋转进行沉积反应24～48小时使所述生物陶瓷材料沉积在所述细菌纤维素膜的微纤维上，沉积反应结束后，用去离子水漂洗，冷冻干燥，得到细菌纤维素陶瓷复合材料，其中，所述细菌纤维素膜与所述生物陶瓷材料的质量比为10:1；