[发明专利]一种多孔仿生颅骨修复材料及个性化制作方法

说明书

本发明涉及一种多孔仿生颅骨修复材料及个性化制作方法，属于高分子材料和生物医学工程领域。本发明所述的多孔仿生颅骨修复材料为高分子材料，其结构与人体颅骨结构一致，表层为致密层、内层为疏松层，致密层由不可降解或可降解高分子材料构成，表层致密层具有非对称结构的盲孔；疏松层具有三维多孔结构，孔状结构表面根据需要进行改性，可附有生物活性物质改性的微环境、抗菌涂层减少感染风险；另外采用混合模压或3D打印的方法成型根据患者定制的多孔仿生颅骨修复假体。本发明所述的多孔仿生颅骨修复材料高度模拟了人体颅骨两边致密、中间疏松的骨结构，修复假体具有较高的力学强度，同时提高了组织相容性，利于修复颅骨最终完全融合，在头颅骨、颌面骨、脊柱骨和四肢骨修复中具有较好的应用前景。

技术领域：

本发明属于高分子材料和生物医学工程领域，具体涉及一种多孔仿生颅骨修复材料及个性化制作方法。

背景技术

据资料统计，国内每年因交通事故和意外所致的颅骨缺损病人超过300万人，美国每年有超过280万人因颅脑损伤住院治疗。颅骨缺损是神经外科中的常见问题之一，其形成的原因主要有烧伤、颅脑外伤、颅内感染、肿瘤手术、颅骨减压手术等。对于直径大于3mm以上的颅脑缺损，为保持颅腔封闭性、患者外形整形修复、维持生理性颅内压稳定、减轻颅骨缺损引起的供血障碍、脑脊液循环异常等，需要进行颅骨修复手术。

用于颅骨修补的材料主要有自体骨及人工材料、有机玻璃、骨水泥、硅橡胶、不锈钢和钛网、聚醚醚酮等都是颅骨修补的常用材料，但以上材料只能起到部分功能替代作用，其中聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）是目前弹性模量最接近人骨的修补材料，成为目前颅骨修复研究中的焦点。它具有生物相容性好、力学性能优秀、重量较轻，同时具有X射线可穿透性，但PEEK本身为惰性材料存在骨整合性差的问题，在一定程度上限制了其在颅骨修复上的应用。通过在PEEK表面等离子喷涂钛涂层、PEEK表面形貌、PEEK-羟基磷灰石复合等可以改善PEEK的骨整合能力，但上述方法只是适度的改善PEEK的骨整合性，依旧存在潜在的分层、稳定性差、机械性能差的问题。

理想的颅骨修复材料需要具备合理的空间结构、孔隙率和连通性，最好是与自然骨结构一致，具有力学性能好、与组织长期融合，可与患者缺损部位进行完美契合，但是现阶段通过各种方法制备的颅骨修复假体与理想的颅骨修复材料相差甚远，本发明提供的一种多孔仿生颅骨修复材料无论在结构、力学性能、骨整合性及匹配性方面均有良好的表现。

美国专利US 2013/0171443 A1公布了一种多孔聚合物材料及制备方法，通过模压成型制备了多孔PEEK植入物，该植入物不具有两边致密、中间疏松的仿生骨结构，多孔表面无生物活性物质、抗菌涂层。

中国专利CN106178104 A公布了一种医用可载药多孔聚醚醚酮及其制造方法，通过压力铸造和化学腐蚀制备多孔聚醚醚酮，该方法只是描述了多孔聚醚醚酮的成型方式，并未涉及复杂结构修复体的成型方法。

中国专利CN104667345A公布了一种具有生物活性的颅骨修复假体及其制备方法，该颅骨修复假体由聚芳醚酮层、辐照层及纳米纤维膜层组成，该方法制备的颅骨三层结构与人体骨皮质骨和松质骨结构不同。

廖素三在学位论文“矿化胶原基组织工程骨材料的研究”中提出在胶原上通过矿化增加强度，模拟骨组织松质骨成骨结构。

本专利采用混合模压或3D打印技术制备根据患者个性化定制的颅骨修复假体，与患者缺损部位高度匹配，制备的仿生颅骨具有两侧致密、中间疏松的骨结构，可保证修复体具有较好的力学性能，疏松层具有相互交叉的多孔结构，提供骨组织生长和增殖的微环境，多孔表面附有生物活性因子或抗菌涂层，有利于人工颅骨的长期融合。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中缺乏长期人工颅骨组织融合问题，提供一种多孔仿生颅骨修复材料及制作方法。