[发明专利]一种骨移植用可降解多孔复合支架材料

说明书

本发明公开了一种骨移植用可降解多孔复合支架材料，其目的在于解决现有骨移植替代材料不能兼具良好三维互通网孔结构及可降解性等问题。本发明以牛煅烧松质骨骨矿多孔支架作为全部或主要钙源，与硫源‑磷源复合溶液作进行水热反应完成；产物为组分质量比变化丰富的硫酸钙‑羟基磷灰石或硫酸钙‑磷酸氢钙‑羟基磷灰石两系列复合材料；产物可保留煅烧牛松质骨羟基磷灰石多孔支架的突出优点‑类似人体松质骨骨矿的自然骨骨矿三维互通网孔微结构及其较好的机械强度，可良好降解，具备良好生物相容性，可能更多地满足骨移植替代材料的理想要求，初步动物骨缺损修复实验证实新骨生成快且质量良好。

技术领域

本发明涉及医用材料领域，特别涉及一种骨移植用可降解多孔复合支架材料。

背景技术

由于意外事故、骨病、战争或矫形手术所致的骨缺损需要进行骨移植。美国每年需骨移植的病例超过100万人；按人口比例推断国内每年需骨移植的病例逾400万人次、全世界每年需骨移植的病例逾2000万人次。自体骨移植是治疗骨缺损的金标准，但给患者增加了新的创伤且取骨区存在一定的并发症，且自体骨来源有限。骨替代材料的研究、开发是目前医学研究的重点之一，中国十二五国家攻关项目中就有关于骨替代材料与机体作用机理的研究。

在骨组织工程支架或人工骨的设计过程中，关键要考虑人骨这种严重矿化组织的复杂组成及结构，人骨不能被单一材料所提供的有限特性所完全替代，更为重要的是，支架还必须为骨组织的再生提供三维多孔微结构以引导细胞的分化增殖，而且要维持足够的力学强度来满足被替代材料的力学要求。理想的骨移植替代材料或骨组织工程支架材料应具有以下条件:1)具有良好的骨传导性；2)具有骨诱导性；3)具有良好的生物相容性以及支持骨细胞生长和功能分化的表面化学性质与微结构；4)具有良好的生物降解性；5)材料中承担骨传导作用的部分必须有足够的力学强度及承载能力；6)易加工等。

Johan等2010年在一篇综述中把新西兰临床可得到的骨移植替代材料分为四类：1、单相钙磷材料包括羟基磷灰石生物转化陶瓷三种、合成羟基磷灰石水泥一种，β-磷酸三钙人工陶瓷两种；2、复合材料包括磷酸四钙/磷酸氢钙、62.5％α--磷酸三钙/26.8％无水磷酸氢钙/8.9％碳酸钙/1.8％羟基磷灰石、60％羟基磷灰石/40％b-磷酸三钙、73％b-磷酸三钙/21％磷酸二氢钙/5％磷酸氢镁、磷酸四钙/磷酸氢钙/无定形磷酸钙、α--磷酸三钙/碳酸钙/磷酸二氢钙等配方的合成水泥6种，配方为80％磷酸三钙/20％磷酸氢钙的人工陶瓷一种；3、单相硫酸钙制备的泥膏或颗粒共四种；4、生物玻璃一种。磷灰石、硫酸钙是目前临床上最为常见的骨移植替代材料或构成成分。目前临床缺少理想的骨移植替代材料，主要表现在理想三维互通网孔结构、极大的孔隙率及比表面积、可降解性、骨传导性、骨诱导性及力学强度等特性多不能兼而有之。

临床具有较为理想三维互通网孔微结构的人工骨均为动物材料转化而来：其中两个来源于牛松质骨经过高温烧结工序制备的多孔羟基磷灰石陶瓷骨，一个是珊瑚经加磷的水热反应及高温烧结工序制备的珊瑚多孔羟基磷灰石陶瓷骨，特点是保留了牛骨、珊瑚自然骨矿的三维互通网孔微结构且成分接近人骨骨矿成分，具有良好的生物相容性、良好的骨传导性及较好压缩强度，因高温烧结程序而免却异种骨免疫排斥反应及病原体导入之可能，且都易于加工。来自牛骨的多孔羟基磷灰石具有60-90％的良好孔隙率且牛骨资源丰富，其孔径为390-1360μm，稍大于150-400μm的骨移植替代材料及骨组织工程支架的理想孔径，1-20MPa的良好的压缩强度，其巨大的缺点是高温烧结得到的羟基磷灰石太过稳定，在钙磷类植骨材料中溶解度最低，在体内降解过慢，降解速度远远不能与新骨形成速度匹配，亦不能持续释放较高浓度钙等成骨有益离子、不利于骨的修复及改造。来自珊瑚的羟基磷灰石孔径为280-770μm，更接近骨移植替代材料及骨组织工程支架的理想孔径，但其孔隙率较低，且珊瑚为二级保护动物，即使作为医学材料资源也受限。