[发明专利]多孔复合材料

说明书

本发明涉及多孔复合材料和物体，例如3D支架，尤其涉及生物活性和可生物再吸收的支架，其可在体温下转变。

领域

本发明涉及多孔复合材料和包含该材料的物体，例如3D支架，特别是涉及生物活性的和可生物再吸收的可以在体温下转变的支架。本发明还涉及该材料的生产方法和该材料在组织工程中的使用。

背景

源自合成物质的骨替代材料是在再生医学领域挑战传统骨移植的有前景的技术。用于骨再生的先进方法是使用组织工程方法，将适合的细胞与生物活性的或可生物再吸收的多孔材料(即支架)结合在一起。为了在再生外科手术中使用，支架必须满足若干要求。例如，它应该在三维环境中刺激和支持细胞增殖和组织形成。

适合用于骨替代材料的现有技术可植入多孔3D支架包含纯陶瓷材料或可生物降解和可生物吸收的聚合物，该聚合物包含分散在其中的生物活性陶瓷颗粒。

理想地，用于组织再生的支架应该具有在手术中被操控的能力，以便适应缺损的形状。生物陶瓷硬却易碎，且不能根据手术需求容易地成形。它们还缺乏压紧(pack)性能，意味着在手术期间不能确定最优的微粒压紧。硬颗粒不与天然组织形成有效界面，因为它们不依照缺损形状而成形，即它们只由它们的角和尖锐边缘与周围组织形成界面。如果由纯陶瓷成分组成的多孔材料被粗暴地压紧，它们可破裂并转变成更小且更紧密的材料。这可在外科手术和骨愈合期间导致并发症，因为松散颗粒不能挤压在一起以使得它们会停留在缺损位点。在这样的情况下，缺损的位置可显著影响手术技术、其容易性和手术时间，因为松散和多孔的颗粒由于重力趋于向下流动。

EP1932550A1公开了一种复合多孔物体，其包含含有分散在其中的生物活性陶瓷颗粒的可生物降解和可生物吸收的聚合物。该材料的内部部分具有大空隙(空隙直径为40-600μm)和小空隙(空隙直径为1μm或更小)。

US8119152公开了包含有机-无机复合多孔制品的可植入生物活性材料，在该复合多孔制品中生物活性的生物陶瓷粉末均匀地分散在可生物降解和可生物吸收的聚合物中。该材料具有连续的孔，且该生物陶瓷粉末部分地暴露于孔的内表面或孔的内表面以及孔制品表面。

US2013/0218291A1公开了刚性PLGA/HA羟基磷灰石复合骨移植物及其制作方法。使用气体发泡方法形成该生物材料。根据优选实施方案，通过以一定的比率和尺寸组合聚合物和生物陶瓷的颗粒，并将其装载入模具中然后暴露于高压CO₂和约93℃的温度3-4小时然后降低压力，来制备复合材料。

Shikinami等人[J. R. Soc. Interface, 2006, 3, 805-821, doi:10.1098/rsif. 2006.0144]公开了在聚-D/L-丙交酯中包含70重量％磷酸钙的生物活性的和可生物吸收的蜂窝状立方体。根据作者所述，该材料具有与松质骨相似的抗压强度和蜂窝状几何形状。该材料是骨诱导性的，并且当加热到高于聚合物的T_g(65℃)时，它可以在手术中被修改。

本领域的复合3D支架的一个缺点是，尽管它们可以在室温下通过使用剪刀和手术刀进行修剪，但是它们的转变和插入骨缺损需要将材料加热到其玻璃转化温度之上，例如至70℃。这可能在手术期间对缺损位点引起热冲击。此外，高植入温度使得该材料不适合用于要将材料与细胞一起插入缺损的方法中。根据Becker S.等人(Spine 31, 2006年1月1日-第31卷-第1期-第11-17页 doi: 10.1097/01.brs.0000192762.40274.57)，当骨形成细胞(例如来自骨髓抽吸物)浸入可植入支架时，骨形成显著增加。在同一外科手术期间获取的患者自身的细胞的可用性，伴随着骨传导或骨质增生结构材料，为骨外科手术提出了时间和成本有效的方法。

因此，存在对可在显著更低的温度下转变的可植入支架的需求。

概要