[发明专利]介孔硅酸镁/聚丁二酸丁二醇酯复合支架及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种介孔硅酸镁/聚丁二酸丁二醇酯复合支架及其制备方法和应用。

背景技术

由于自然灾害、交通事故或骨科疾病及人口老龄化等导致骨结构完整性遭到破坏，临床上骨缺损的病例日益增多。传统的治疗方式，包括自体骨移植和异体骨移植，具有材料来源等局限性，并有潜在风险。因此，越来越多的人开发并深入研究人工合成骨替代生物材料。

目前临床常用的骨修复材料由于细胞响应慢、骨向分化能力差以及营养不足等呈现活性低、骨再生和骨整合速度慢等突出问题。例如，有机/有机复合材料(如壳聚糖/PBSu)的体外生物活性和降解性相对较差。用于骨修复领域的无机活性材料，包括β-磷酸三钙、羟基磷灰石等，其比表面积和孔容较小，体外生物活性较差。

经研究，硅基材料具有较好的生物活性，可促进细胞增殖和分化，并有效激活骨的相关基因表达，在骨修复领域中一直备受瞩目。镁离子可以调节细胞与材料表面的亲和力，并促进成骨细胞的增殖。研究发现具有高表面积和孔容的生物活性材料在模拟体液中更有利于羟基磷灰石的形成。但介孔硅镁基生物活性材料存在脆性大，力学性能低，成型困难等缺点。

近年来，生物降解高分子材料已广泛用于具有三维结构的骨组织工程支架材料。聚丁二酸丁二醇酯(Poly(butylene succinate)，PBSu)是一种可完全生物降解的脂肪族聚酯类材料。相比于可用于制备支架的有机材料，包括聚乳酸、聚己内酯等可生物降解材料等，聚丁二酸丁二醇酯(PBSu)价格较低，生物相容性良好、力学和机械性能优异、热稳定性好、易加工以及降解的产物无毒性等优点。然而，PBSu也有一些缺点，限制了其在生物医学领域的应用。例如，PBSu是疏水性材料，会影响PBSu表面的细胞粘附行为；PBSu 是生物惰性材料，从而阻碍了其与宿主骨的结合，影响其成骨性能，缺乏对骨组织再生的明显促进作用。

但目前尚未有关于介孔硅镁基生物活性材料与PBSu的复合骨修复材料的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中常用的骨修复材料细胞响应慢、骨向分化能力差、营养不足等呈现活性低、骨再生和骨整合速度慢等缺陷，提供了一种介孔硅酸镁/聚丁二酸丁二醇酯复合支架及其制备方法和应用。本发明的介孔硅酸镁/聚丁二酸丁二醇酯复合支架可以明显促进 MC3T3-E1细胞的粘附、增殖和ALP活性表达，并促进体内成骨，本发明的制备方法操作简便，制得的介孔硅酸镁/聚丁二酸丁二醇酯复合支架，孔连通性良好、孔径均一，具有优良的体外降解性和生物活性，还可释放出硅、镁离子，有利于细胞成骨分化。

本发明通过下述技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种介孔硅酸镁/聚丁二酸丁二醇酯复合支架的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将聚丁二酸丁二醇酯和有机溶剂混合，得混合物Ⅰ；

(2)将介孔硅酸镁和致孔剂与步骤(1)中的混合物Ⅰ混合，得混合物Ⅱ；

(3)将步骤(2)中的混合物Ⅱ压制成型后除去有机溶剂，之后除去致孔剂，干燥即可。

步骤(1)中，所述聚丁二酸丁二醇酯为本领域常规使用的所述聚丁二酸丁二醇酯，较佳地，所述聚丁二酸丁二醇酯的数均分子量为4×10⁴～7×10⁴，分子量分布(M_w/M_n)为1.2～2.4。

步骤(1)中，所述有机溶剂为本领域常规使用的用于溶解聚丁二酸丁二醇酯的有机溶剂，例如二甲基甲酰胺、三氯甲烷、二氯甲烷、1,4-二氧己环或间甲基苯酚中的一种或多种，较佳地为二甲基甲酰胺。

步骤(2)中，所述介孔硅酸镁为本领域常规使用的介孔硅酸镁，宏观以粉末态存在。较佳地，所述介孔硅酸镁符合下述条件：所述介孔硅酸钙镁呈非晶态，平均孔径为6～7nm，比表面积为445～455m²/g，孔容为0.3～0.5cm³/g。

步骤(2)中，所述介孔硅酸镁可采用本领域常规用于制备介孔硅酸镁的方法制备而得，一般采用溶胶凝胶法。在本发明一较佳实施例中，所述介孔硅酸镁采用包括如下步骤的方法制备：

S1、在45～55℃下，将模板剂与水和盐酸混合，搅拌，至溶液澄清；

S2、在45～50℃下，将六水硝酸镁(Mg(NO₃)₂·6H₂O)、正硅酸乙酯(TEOS) 加入上述溶液中，搅拌4～6h后静置抽滤，之后干燥得白色粉末；