[发明专利]一种胶原基可降解脊柱融合器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医用植入材料领域，涉及一种胶原基可降解脊柱融合器及其制备方法，具体的说这种融合器的材料由胶原蛋白-改性组分/可降解高分子材料组成。

背景技术

脊柱融合是治疗脊柱结核、感染、畸形、腿型性病变以及椎间盘损伤等脊柱疾患的有效手段。脊柱融合器是用于脊柱内固定的一种医疗器械，也是脊柱融合手术所常用的一种脊柱内植入装置。

脊柱融合手术在1911年最早由Hibbs提出，到1936年Mercer提出了椎体间融合的理论后，脊柱融合手术取得迅速发展，现今已成为治疗骨科疾病的重要手段。1979年Bagby将一不锈钢中空带孔柱状体代替髂骨块用于马的颈椎椎间融合术，称Bagby笼(Bagbybasket)。1983年，Bagby与Kuslish合作将用于人的腰椎椎间融合，并增加了表面螺纹，材料用钛合金，即为BAK(Bagby and Kuslish)。1988年他们用钛合金制备出BAK系统，即钛合金空心柱状体-Cage，由于该Cage表面带有螺纹，可自稳于上下终板内；植入时的撑开力又可使纤维环、前后韧带处于张力状态，形成“撑开-压缩张力带”效应，经临床使用，效果良好。

然而，金属脊柱融合器的弹性模量远远高于皮质骨，在体内会引起应力遮挡，从而导致植入部位产生骨质疏松、骨萎缩、植入部位塌陷、融合器松动或滑脱等并发症。而且金属融合器产生的碎屑使机体产生巨噬细胞、白介素-1、白介素-6、前列腺素E2、肿瘤坏死因子等，影响骨的融合。由人工合成的高分子不可降解材料(如聚醚醚酮，PEEK)制成的脊柱融合器，虽然弹性模量与椎体骨匹配，具有良好的抗腐蚀性，能透过X光，但由于其生物相容性不是很好，导致一系列并发症：神经根损伤、融合器松动、融合器塌陷、椎间隙及椎间孔高度减小、不融合等。

胶原属于细胞外基质的结构蛋白质，广泛存在于脊椎动物和人的皮、肌腱、韧带、软骨及骨等组织或器官中。由于胶原独特的来源、成分及结构特点，使其具有优良的生物相容性、适宜的可降解性及弱抗原性等特征。因此从对材料生物特性要求方面考虑，胶原适合制成各种生物支架，但在生物力学方面，该材料机械性能差、降解速率快的缺点又限制了其应用范围。因此设计一种生物安全性好、提高塑性变形能力和强度、控制其腐蚀降解速度是开发胶原基骨科植入材料必须解决的问题。

本发明提出用具有促进神经再生、止血功能和良好力学性能的改性组分，将胶原-改性组分通过交联法制成具有良好力学强度的复合材料。将此材料加工成医学上所学的器械形状后，再在其内外表面涂覆一层可降解高分子材料来控制器械的降解速率，得到降解速率可控的胶原-改性组分/可降解高分子材料组成的脊柱融合器。所涂覆的高分子降解涂层不得有孔隙，否则跟体液接触后涂层会先脱落达不到控制降解的目的。相关研究国内外尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是公开一种胶原基可降解脊柱融合器的制备方法，该融合器既可避免使用金属融合器所存在的因应力遮挡和产生碎屑等问题，又可避免不可降解高分子材料存的的生物相容性等问题。本发明的脊柱融合器材料具有可降解性，生物相容性良好，可在体内随着骨的形成，其自身不断地降解，最终被吸收而排出体外，不留残余。

本发明的技术方案概述如下：一种胶原基降解速率可控的体内降解脊柱融合器，该融合器的基体为胶原蛋白，所用的改性材料为壳聚糖、羟基磷灰石、磷酸钙或以上三者或两者的任意比例混合物，通过交联复合在一起，提高了胶原蛋白的机械性能。将上述材料加工成临床所需形状的脊柱融合器，在其内外表面涂覆一层厚度在0.01-5mm的可降解高分子材料，来控制胶原基复合材料的的降解速率。最终制成一种胶原基降解速率可控的体内降解脊柱融合器，解决现今临床上存在的技术难题。

本发明的胶原基可降解降解脊柱融合器，由可降解高分子涂层来控制材料早期降解的速率，由胶原-改性材料基体来保证降解过程中的力学性能。

本发明的主要优点在于：

1.降解速率易控制。本发明所采用的高分子涂层可以是单一的高分子组分也可以是两种或两种以上高分子的混合物。通过选择的高分子的分力量或涂层厚度来控制器械的降解速率达到临床所需的效果。

2.所用原材料安全、实用性好。所采用的基体材料为胶原、壳聚糖、羟基磷灰石、磷酸钙，这几种材料取材简便而且是生物相容性好，都是目前被广泛应用的生物医用材料。不会有镁合金等可降解金属材料的碎屑不良反应，也不会像不可降解高分子材料那样永久植入，会有远期的炎症反应。

一种胶原基可降解脊柱融合器的制备方法，有以下步骤：