[发明专利]骨修复用复合柔性SiO2

说明书

本发明提供了一种骨修复用复合柔性SiO₂‑CaO纤维的弹性气凝胶支架，其特征在于，包括分散有SiO₂‑CaO纤维的高分子气凝胶，所述的SiO₂‑CaO纤维在高分子气凝胶中交错搭接，纤维搭接处的高分子化学交联以对纤维进行固定。该气凝胶支架中柔性SiO₂‑CaO纤维作为三维空间骨架，包裹在纤维表面的天然高分子作为结构锚定点及弹性缓冲区。该气凝胶支架在水环境中具有压缩回弹性，可实现小切口植入以及与不规则骨损伤区的紧密贴合，可促进生物矿化，同时可担载细胞，提高骨损伤修复效果。

技术领域

本发明涉及一种骨修复用复合柔性SiO₂-CaO纤维的弹性气凝胶支架及其制备方法技术领域，属于生物医用材料领域。

背景技术

据统计，我国每年因骨缺损、骨坏死等并发症需要进行骨移植修复和骨重建治疗的病人约200万。目前临床上应用较多的是自体骨移植，具有组织相容性好、免疫排斥反应低等优点，因此自体骨移植目前仍然是临床治疗骨缺损的“金标准”(Sci.Transl.Med.2016,8,343)。但自体骨来源有限，同时造成新的缺损，因此其临床应用受到限制。近年来无机材料如生物陶瓷(氧化铝陶瓷、磷酸钙、羟基磷灰石)、多孔金属(不锈钢、钴基合金、记忆合金)等组织工程支架材料逐渐应用到临床。但是，无论是本体骨还是无机材料，作为硬性材料都存在以下问题：首先，硬性材料移植往往需要比较大的手术切口，导致损伤部位软组织的二次损伤；其次，硬性材料难以精确塑形，面对不规则骨缺损部位难以保持紧密贴合，从而影响骨整合以及长期修复效果。

具有弹性恢复功能的支架材料可实现压缩状态下微创植入骨缺损区，而移植到损伤部位后形状恢复，与本体骨间形成紧密贴合，适用于各种不规则骨缺损。国内专利CN103920184B公开了一种用于骨组织工程的弹性凝胶支架材料及其制备方法，这种双网络凝胶材料，具有一定的弹性，在大应变下能够保持结构完整，同时撤去应力后恢复原来的结构。但是凝胶支架无法仿生天然细胞外基质结构。天然细胞外基质主要是由胶原微纳米纤维组成的。能够模拟天然细胞外基质纤维结构的纤维基支架材料，具有连通孔隙有利于细胞长入，从而重建受损组织，是更优良的组织工程支架材料。静电纺丝技术可制备纳米到微米级纤维，可模拟细胞外基质结构。然而传统静电纺丝技术往往制备膜结构，制约了其在组织工程支架方面的应用。国内专利CN103285424B公开了一种三维纤维基气凝胶支架组织工程支架及其制备方法，将电纺纤维分散在不溶解性溶剂中形成的悬浊液凝固、脱除溶剂再交联，形成纤维基气凝胶支架。这种具有三维纤维网络结构的气凝胶是良好的组织工程支架材料。但是这种方法适用于力学性能较好的纤来组装形成纯纤维基气凝胶支架，对于脆性比较大的无机纤维来说，难以形成具有一定力学强度的纯纤维气凝胶支架。骨细胞外基质的最大特点是胶原纤维和无机成分紧密复合得到坚硬的骨组织。在骨组织工程领域，SiO₂-CaO系列生物活性玻璃具有很好的骨传导性，可促进骨损伤修复，作为骨组织替换与修复材料具有广阔应用前景，但是SiO₂-CaO本身脆性大不能单独用于有一定承重部位的骨组织修复。因此，现有的专利技术不适用于制备SiO₂-CaO纤维基骨修复。

发明内容

本发明的目的是提供一种骨修复用SiO₂-CaO材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种骨修复用复合柔性SiO₂-CaO纤维的弹性气凝胶支架，其特征在于，包括分散有SiO₂-CaO纤维的高分子气凝胶，所述的SiO₂-CaO纤维在高分子气凝胶中交错搭接，纤维搭接处的高分子化学交联以对纤维进行固定。

优选地，所述的骨修复用复合柔性SiO₂-CaO纤维的弹性气凝胶支架的体积密度为1～100mg/cm³。