[发明专利]含镓聚己内酯/生物玻璃多孔骨修复3D打印支架及其在感染性骨缺损修复中的应用

说明书

本发明公开了含镓聚己内酯/生物玻璃多孔骨修复3D打印支架及其在感染性骨缺损修复中的应用。镓具有良好的抑菌性能，同时还可抑制破骨分化，有效抑制骨感染时可能存在的骨溶解。生物玻璃具有促进成骨分化的能力，且介孔生物玻璃颗粒具有孔道结构，可负载成分并缓慢释放。本发明结合了镓的抗菌、抑制破骨作用及生物玻璃的促成骨分化作用，直接清除局部感染灶和进一步调节骨修复过程中成骨与破骨的平衡。本发明应用3D打印技术，利用聚己内酯良好的生物相容性和力学支撑作用，构建了结构可根据缺损部位特征灵活设计、支架尺寸可控的功能性骨修复支架，其在骨缺损修复中具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域，具体涉及含镓聚己内酯/生物玻璃多孔骨修复3D打印支架及其在感染性骨缺损修复中的应用。

背景技术

严重的创伤及骨肿瘤切除术后，可导致较大的骨缺损，常需骨填充材料来治疗。而缺损局部，尤其是外源性骨填充材料存在的情况下，细菌暴露风险高，易粘附。且由于创伤局部软组织破坏严重，局部的自体免疫系统清除细菌能力降低，进一步增加了感染性骨缺损治疗的难度。严重的感染存在时，常需做二次手术，取出感染的骨填充材料，彻底清创消除感染灶，再长期大剂量抗生素治疗，会给患者带来严重的痛苦及经济负担。除了感染本身，成骨分化及破骨分化的平衡也会影响骨缺损的愈合，是治疗中需要关注的重点。在正常骨组织中，成骨分化与破骨分化保持一个平衡的状态，在骨改建及骨量维持中发挥重要作用。当感染存在情况下，由于炎症等影响，可破坏这种平衡，发生感染性骨溶解。我们希望通过调节成骨及破骨的平衡，促进感染存在情况下的骨愈合。

3D打印是一种新型的植入物加工技术，最近几年发展迅速，在骨修复领域的应用也得到了较多的关注。目前已有较多报道关于可降解高分子材料与生物陶瓷类材料的复合支架打印，此类支架具有较好的力学及促成骨性能，是本研究设计多功能支架的基础。同时，我们查阅文献发现，相较于羟基磷灰石，生物玻璃可能具有更强的促成骨分化能力，且其具有内部孔道结构、可作为抗菌成分的缓释载体。

镓(gallium)作为一种FDA批准的药物，可有效抑制破骨分化，被用于骨相关疾病治疗，例如全身注射治疗肿瘤患者骨溶解引起的高钙血症。而且，有文献报道镓可影响细菌的铁代谢，具有良好的抗菌作用。本发明首次将含镓生物玻璃3D打印的支架用于感染性骨缺损修复中，可在大段骨缺损局部提供良好的力学支撑，有效控制缺损局部感染发生的同时，也可促进成骨分化和抑制破骨分化，调节成骨与破骨的平衡，发挥促进骨愈合的作用。

发明内容

本发明的目的是提供含镓聚己内酯PCL/生物玻璃多孔骨修复3D打印支架在感染性骨缺损修复中的应用，通过介孔生物玻璃颗粒负载一定量的镓，再将含镓的生物玻璃颗粒与聚己内酯混合，通过3D打印的方式制备所需的多孔支架。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种含镓聚己内酯/生物玻璃多孔骨修复材料，该材料由以下百分含量的原料制备而成：聚己内酯50-80％，含镓生物玻璃20-50％；

其中所述含镓生物玻璃的制备方法为：将硝酸镓通过过夜浸泡进入介孔生物玻璃颗粒中使得镓的质量分数为5-10％，随后采用真空冻干法制得干燥的含镓生物玻璃粉末。

使用以上所述的材料制备的含镓聚己内酯/生物玻璃多孔骨修复3D打印支架，该支架通过低温打印或者高温打印制备而成。

进一步的，所述的低温打印方法为：将聚己内酯溶于有机溶剂中，加入含镓生物玻璃粉末并混合均匀，继续挥发多余有机溶剂至合适黏稠度，然后将混合物加入低温料筒内进行打印。优选的，所述的有机溶剂为二氯甲烷或三氯甲烷。

进一步的，所述的高温打印方法为：将含镓生物玻璃与聚己内酯通过高温混料机预先混合均匀，然后将混合物加入高温料筒内，设置打印温度至材料熔融后进行打印。