[发明专利]一种骨组织工程支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医用材料及其制备方法，尤其是一种骨组织工程支架及其制备方法。

背景技术

骨结核是常见的继发性肺外结核，占全部结核病的3％左右，其中约半数累及脊柱，如延误诊治可造成患者终生残疾，甚至死亡。脊柱结核作为骨结核的最常见形式，近年来也随着结核病的增加呈上升趋势。结核杆菌对利福平(RFI)异烟肼(INH)等药物敏感。利福平、异烟肼等药物可以透入宿主细胞内，对细胞内外的结核杆菌均具有杀灭和(或)抑制作用。但是长期大量口服往往会引起多种不良反应，甚至造成肝、肾等器官的损害。如何解决病灶清除术后的大块的骨缺损、局部结核病灶脓肿的复发，以及如何能缩短抗结核药物的疗程，在不损害其他器官的前提下，还能使结核病灶部位保持有效的药物浓度，是一个亟待解决的问题。给药方式的替代选择是解决上述问题的一个突破口。骨组织工程是临床治疗骨缺损和骨不连的新途径。骨组织工程涉及支架材料和生长因子，寻找一种有良好生物相容性、有较好的促进成骨能力并且能生物降解的支架材料是研究的热点与难点，也是骨组织工程的关键要素之一。骨形态发生蛋白(BMP)是公认成骨活性最重要的骨生长因子，BMP能诱导骨髓间充质干细胞向成软骨、成骨细胞定向增殖分化，从而促进骨修复。

以3D打印技术为代表的新型材料成型制备工艺使得制备各种形态的3D支架更为便捷。相比其他3D打印技术，在3D生物降解性高分子材料沉积技术中材料成型过程不需要高温、激光等环境条件，对所载药物和生长因子的损伤较小，因而可以被用来制备复合药物和生长因子的生物降解性高分子支架。

在现有技术背景下，采用3D打印方法制成具有缓释含药及骨诱导性的抗结核性骨组织工程支架，有望为骨结核的手术治疗提供新的思路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供骨组织工程支架。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述骨组织工程支架的制备方法，采用3D溶液打印技术构建骨组织工程支架。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种骨组织工程支架，由PLGA(聚乳酸-聚羟基乙酸)、异烟肼(INH)、利福平(RFP)、同种异体骨粉和骨形态发生蛋白(BMP-2)组成，其中，所述PLGA、异烟肼、利福平、同种异体骨粉和骨形态发生蛋白的重量比依次为87-51：1-6：1-6：10-30：1-7。

优选的，上述骨组织工程支架，所述PLGA中乳酸与羟基乙酸的重量百分比为15％-85％:85％-15％、分子质量5万-12万D。

优选的，上述骨组织工程支架，所述同种异体骨粉的粒度为1-10μm。

优选的，上述骨组织工程支架，所述同种异体骨粉的粒度为5μm。

上述骨组织工程支架的制备方法，根据三维计算机断层扫描技术(computedtomography,CT)对骨缺损部位数据的三维重建，通过材料的精确逐层3D堆积，制备缓释降解含药及骨生长因子支架，具体步骤如下：

(1)按配方量将PLGA溶于二氯甲烷(DCM)和丙酮中，其中二氯甲烷与丙酮的体积比为1：1，配成10％-25％PLGA溶液；

(2)将配方量同种异体骨粉，在20℃条件下，少量逐步加入到步骤(1)中PLGA溶液中，密封磁力搅拌3小时，直至形成均匀混合溶液；

(3)将配方量异烟肼、利福平、骨形态发生蛋白分别加入到上述混合溶液中，密封超声搅拌1小时制成喷涂溶液；

(4)将喷涂溶液转移到注射针管中，并置于4℃预冷30分钟，以获得合适的黏度便于打印；

(5)将气动3D打印机安置在超净台中并用紫外灯照射30分钟灭菌，将预冷的装有打印液的注射针管安装在打印机架上运行打印程序，其中，打印针头直径100微米，设置打印速度5毫米/秒，材料丝间距为120微米，用于挤出材料丝的气压为0.3MPa；将材料丝打印到接收平台的培养皿中，通过材料的精确逐层3D堆积，制成缓释降解含药及骨生长因子支架，冷冻干燥后4℃保存备用。

由此制备得到具有缓释含药及骨诱导性的抗结核性骨组织工程生物活性支架。

本发明的有益效果是：

所述骨组织工程支架，采用3D打印技术，将聚乳酸-羟基乙酸材料、同种异体骨粉、抗结核药物以及骨形态发生蛋白(BMP)等相结合，利用3D打印技术制造生物活性支架，并对该支架的物理化学及生物性能进行检测具有良好生物相容性、有较好的促进成骨能力并且能生物降解。