[发明专利]一种矿化胶原基颅骨修复装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域，具体涉及一种以矿化胶原为基材的颅骨修复装置，以及该装置的制造方法。 

背景技术

颅骨缺损是神经外科常见的一种症状，大都因开放性颅脑损伤或火器性穿透伤所致，部分病人是因手术减压或有病颅骨切除而残留骨缺损。

目前所应用的颅骨修补材料主要包括天然生物质材料和人工合成材料两大类。天然生物质材料来源于自体骨、同种异体骨、异种异体骨，因其分别存在取材有限、免疫排异反应、感染风险等不足，仅限用于颅骨小面积缺损的“填充式”移植。

对于颅骨的大面积缺损，主要使用人工合成材料进行修补。目前临床主要采用的是不可降解材料的“覆盖式”和“嵌入式”移植。“覆盖式”常用的材料为金属钽、钛合金板或不锈钢丝网，国内外均有采用，其塑型方便，组织反应轻，外观佳。但这些金属材料具有导热性，病人不适宜在太阳光下工作，特别是临床有时还需要金属钉固定，甚至因异物反应引起的并发症，同时还有导电和不透X线，妨碍病人日后的检查。“嵌入式”常用的材料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），其特点是轻而坚韧度较强，化学性能稳定，不易腐蚀，在70 ~ 90°C间可变软，较易塑型，冷却后准确保持塑制性状，为电和热的不良导体，可透过X线，便于术后检查，塑制手续简单，缺损大小性状在选用时不受限制，术后组织反应轻。但因PMMA的临床使用是需要现场配制，材料聚合反应过程中逸出的单体对医生和患者的身体有害，且塑型过程增加了手术时间和医生精力。

上述“覆盖式”和“嵌入式”移植所使用材料面临的最大不足还在于它们均为不可降解材料，且均为生物惰性材料。这些不可降解材料植入颅骨后将永久作为异物留存于体内，并且影响骨骼的生长。尤其对于儿童的颅骨缺损修复而言，因其颅骨缺损可随着脑组织的发育而长大，上述金属、PMMA等材料的植入将阻碍儿童颅骨的正常生长。而生物惰性导致这些材料无法与患者自体颅骨组织形成良好的骨整合，术后长期存在植入物松动甚至脱落的风险。

因此，临床上迫切需要一种可降解吸收的仿生骨修复材料用于颅骨缺损修复与功能重建。目前临床使用的可降解骨修复材料包括聚乳酸（PLA）、聚羟基乙酸（PGA）、乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、磷酸钙、硫酸钙、生物玻璃等。PLA、PGA、PLGA等聚酯材料的降解产物呈酸性，不利于新骨生成；且这类聚酯材料在生理温度下较脆，用于颅骨缺损的修复存在较高风险（例如PLA的玻璃化温度约为60°C，在人体正常的37°C体温下表现出较大的脆性）。磷酸钙陶瓷用于骨缺损修复中能否降解及降解速率尚存在一定争议，需要高温烧结成型的β-磷酸三钙（β-TCP）溶解度和溶解速率极低，具有自固化性能的α-磷酸三钙（α-TCP）支撑强度太弱。硫酸钙是微溶物质，通常体内降解时间为1个月左右，降解过快，不适应颅骨修复的需求；且硫酸钙的支撑强度太弱。生物玻璃材质较硬，且生物相容性有限，无法与患者自身骨组织形成良好的骨整合。

聚己内酯（PCL）是一种半结晶型聚合物，其结构重复单元上有5个非极性亚甲基和一个极性酯基，分子式为(C₆H₁₀O₂)_n，结构式如下：

PCL的玻璃化温度为-60°C，在生理环境温度下该材料呈现为无色结晶固体，有蜡质感，具有良好的弹性和韧性。PCL在人体内可生物降解，其降解产物呈中性，能够被人体吸收并最终降解为二氧化碳和水而排出体外，不影响新骨的生成。然而，当单纯的PCL材料被用于组织修复时，由于其结晶性和疏水性，材料与人体组织结合的能力有限，且材料的体内降解过程难以控制。因此在PCL的生物医学应用中有必要对其进行复合改性，从而改善植入材料的亲水性和生物降解特性。

矿化胶原（mineralized collagen，MC）是利用仿生矿化技术制备的一种具有天然骨基质化学成分和微观结构的胶原/羟基磷灰石（collagen/hydroxyapatite）复合材料。仿生的化学成分和微观结构为成骨细胞的贴附、增殖和细胞外基质的分泌提供了良好的微环境，有利于新骨生成。MC还可通过骨细胞的爬行替代而被降解，具有良好的生物可吸收性，从而能够引导新骨的再生，促进骨愈合，在临床上达到修复骨缺损的目的。然而，MC本身的强度和韧性有限，单独使用无法很好地满足颅骨缺损修复的要求。

发明内容