[发明专利]一种基于营养元素Sr-P-Si的新型生物活性陶瓷支架及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种基于营养元素Sr‑P‑Si的新型生物活性陶瓷支架及其制备方法和用途，包括：将Sr₅(PO₄)₂SiO₄生物活性陶瓷粉体与粘结剂均匀混合，利用计算机辅助设计软件构造生物活性陶瓷支架陶瓷素坯的结构模型，三维打印所述生物活性陶瓷支架陶瓷素坯；将所得生物活性陶瓷支架陶瓷素坯在1400～1500℃下烧结2～3小时。本发明将三维打印技术和生物活性陶瓷硅磷酸锶（Sr₅(PO₄)₂SiO₄相结合，利用三维打印技术制备的Sr₅(PO₄)₂SiO₄支架具有良好的体外生物学性能，能够更有效地促进rBMSCs和HUVECs在其表面粘附和增殖，并且具有良好的力学强度。

技术领域

本发明涉及一种基于营养元素Sr-P-Si的生物活性陶瓷支架及其制备方法和用途，属于生物材料领域。

背景技术

近年来，随着各种事故、灾害、衰老或疾病造成骨组织受损及骨关节创伤，人们对于骨组织修复材料的需求不断增大。

磷酸钙类陶瓷作为目前研究最为广泛的一类骨缺损修复材料，具有优良的生物相容性和成骨传导性[1,2]。但磷酸钙类生物陶瓷本身缺乏诱导成骨活性，且力学性能较差，这在一定程度上限制了其使用[3]。

硅是动物和人体组织中的一种重要微量元素，其吸收水平直接影响到骨的质量。尤其在幼骨发育阶段，硅会在新骨钙化区域产生“富集”，并协调钙促进骨组织的早期钙化；此外，硅还与骨骼的生长及结构有关，如果缺乏足量的硅，将会导致骨骼异常、畸形[4]。基于此，人们在过去的十年里对硅酸盐类生物陶瓷用作骨修复材料进行了较为系统的探究[5-8]。结果表明，与传统的磷酸钙类生物陶瓷相比，某些硅酸盐陶瓷的力学性能、降解性以及成骨性能等都更为优越。其最为显著的两大特点为：1)具有诱导多种干细胞成骨分化的能力；2)能够显著诱导成血管化[9-11]。众所周知，提高生物材料的成骨诱导性以及成血管化一直是生物材料研究的难题，硅酸盐生物陶瓷的这一特性为解决该难题提供了新的途径。

锶是骨骼的重要组成部分，是生物体内必不可少的一种微量元素。锶已被证实在抑制破骨和促进成骨方面具有突出作用，相关实验结果亦表明，锶离子的释放能够显著促进骨质疏松骨缺损的修复，其修复能力与雌激素相当[12]。

参考文献

[1]Sun H,Wu C,Dai K,Chang J,Tang T.Proliferation and osteoblasticdifferentiation of human bone marrow-derived stromal cells on akermanite-bioactive ceramics.Biomaterials.2006；27:5651-7.

[2]Takahashi Y,Yamamoto M,Tabata Y.Osteogenic differentiation ofmesenchymal stem cells in biodegradable sponges composed of gelatin andβ-tricalcium phosphate.Biomaterials.2005；26:3587-96.

[3]Pietak AM,Reid JW,Stott MJ,Sayer M.Silicon substitution in thecalcium phosphate bioceramics.Biomaterials.2007；28:4023-32.

[4]Carlisle E.Silicon：A Possible Factor in BoneCalcification.Science.1970；167:279-80.