[发明专利]3D打印载药型纳米复合人工骨的制备方法及其产品和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D打印载药型纳米复合人工骨的制备方法及其产品和应用。具体为采用具用可降解性和良好生物相容性的聚乳酸作为基体材料，羟基磷灰石作为骨生物活性诱导成分，并以埃洛石为药物载体，通过3D技术制备一种具有抗菌效果的复合纳米人工骨支架材料。本发明属于纳米生物医药材料领域。

背景技术

骨组织损伤是人类面临的一大难题，自体骨或异体骨移植以及人工合成的骨移植物因其各自并发症限制其在临床上广泛应用。而组织工程是一种重要的潜在替代治疗措施。支架材料是骨组织工程的关键要素之一，寻找一种良好生物相容性、有较好的促进成骨能力并且能生物降解的材料是研究的热点和难点。以3D打印为代表的新兴材料成型制备工艺已经被广泛应用于骨组织工程。

近年来,三维打印(three-dimensional printing,3D printing)技术在医疗领域蓬勃发展,主要是取决于其个性化定制、可操作性、可实现多种材料制造等诸多优点。3D打印多孔支架结构为新生骨提供足够的生长空间而成为促进骨生长的重要因素之一（Acta Biomater, 2016,44:144-154）。200-400um孔径的支架结构可增强成骨细胞向支架内迁移和形成类骨质和矿化的能力 (J Mater Sci Mater Med., 2015,16,467-475)。此外，相互连接的微孔（50-100um）可增加骨生成过程中微环境内血管化、营养输送、废物排泄的能力(J Biomed Mater Res A., 2010,94,1303-1311)。这种规则排布的相互连接多孔结构运用传统造孔方法很难制的（Biomaterials,2013,94,9913-9926），但是通过3D打印技术就可以制得（Biomaterials,2002,23,1169-1185）。

埃洛石（HNTs）是一种管状的铝硅酸盐类粘土矿物，管的外径为50-60nm，内径为12-25nm，长度为70-600nm，是一种价格低廉的自然来源物质，产量可达上千吨。通过细胞培养和动物实验证明具有良好的生物相容性（J.Biomater.Sci.Polym.Ed.,2012,23,299-313）。多种药物都可以载入埃洛石纳米管中，载药的埃洛石纳米管粒子在水中的释放时间一般为10-20hrs(RSC.Adv,2014,4,488-494)。将载药的纳米管加入到聚合物体系中，由于聚合物对管的封端作用，药物释放可以持续至2-3周(J.Appl.Phys.A.,2012,110:433-442)。埃洛石管利于改性，在表面引入不同的官能团，在多种溶剂中的分散性较好，可以与多种聚合物制备复合材料。在药物的含量不超过细胞毒性的前提下，在组织缺损创伤处更高的药物浓度和更长久的药物释放时间会实现更好的治疗效果。

纳米羟基磷灰石材料（nHA）作为一种优异的骨修复材料，其主要组成成份为钙磷等无机物。它的生物成分和结构与人体骨组织十分相似，拥有十分优秀的生物相容性和诱导成骨能力。在植入体内同骨表面形成很强的化学键，能够很好的辅助骨的生长，是组织工程骨修复很好的替代材料。聚乳酸（PLA）是一种具备良好生物相容性、较强力学强度和生物降解性的聚合物，其强度和刚度同时也具有可衰减性，然而它的生物活性较弱。因此，以PLA和nHA复合材料进行3D打印制备的支架材料具有良好的生物活性和力学强度及降解度。而被污染的或易感染的骨损伤在目前的骨外科手术中依然是个严峻的挑战。因此开发具有骨传导性和抗菌效果的骨替代材料是一个理想的解决方案。基于此本发明以载药的埃洛石和PLA、nHA进行复合，通过3D打印技术制备纳米复合人工骨支架材料，以满足骨组织工程领域的需求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的在于：提供一种3D打印载药型纳米复合人工骨的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述方法制备的产品。

本发明的又一目的在于提供上述产品的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种3D打印载药型纳米复合人工骨的制备方法，先用埃洛石（HNTs）负载抗生素类药物盐酸四环素（TCH），包括以下步骤：

（1）载药HNTs的制备