[实用新型]一种骨组织工程支架

说明书

本实用新型公开了一种骨组织工程支架，包括空心网格状支架以及充填于其中的多孔锌基金属球，多孔锌基金属球为表面具有孔槽的实心球或由金属丝卷成的蓬松球；支架内还可设置支撑柱，以提供更加的力学性能；还可填充β‑TCP颗粒，以富集骨髓间充质干细胞。本实用新型结合钛或锌基金属制备的网格支架及其内部支撑柱，制备出了一种力学性能极佳的骨组织工程支架，其中的多孔锌基金属球可促进成骨分化并抑制破骨分化，在提供支撑的同时，促进骨组织的新生和长入，然后在降解过程中逐渐被骨组织所替代，而β‑TCP颗粒可富集间充质干细胞并促进骨修复。本实用新型可应用于承重部位的大段骨缺损，在起到力学支撑的基础上促进骨组织再生，达到修复大段骨缺损的疗效。

技术领域

本实用新型属于医用生物材料领域，涉及一种骨组织工程支架，尤其涉及一种可促进骨修复的可降解骨组织工程支架。

背景技术

以不锈钢、钛合金、钴基合金、镍钛形状记忆合金为代表的医用惰性金属材料是最早应用在人体的医用材料，由于其具备高强度、耐疲劳、易加工成型、体内状态稳定、生物相容性好等特点，目前已成为临床用量最大，使用最广泛的一类医用生物材。然而经过几个世纪的使用，人们并不满足于医用惰性金属材料的传统属性。传统的医用惰性材料也存在着一些固有缺陷，例如在骨科应用中医用惰性金属材料高弹性模量所引起的应力遮挡效应，以及心血管支架远期并发征如支架血栓形成、支架断裂等，此外惰性金属材料中常含有有害金属元素如铝、钴、铬等，长时间存留于体内也会增加过敏反应和炎症反应的风险。

随着治疗理念的改变，人们更加希望医用植入材料可暂时性的执行修复功能并存留于体内，同时匹配着组织的修复进程，在完成其力学和生物学功能后逐渐降解成可被人体吸收或排泄的降解产物，最终完全降解吸收。因此，可降解的医用材料的出现便掀起了研究的热潮。

在骨组织工程领域，常用的骨组织修复材料包括人工合成的无机材料和高分子材料，以及天然高分子材料。常用的人工合成无机材料包括羟基磷灰石(HAP)、β-磷酸三钙(β-TCP)、生物活性玻璃(BG)、碳酸钙骨水泥(CPC)等；以及一些高分子材料，如聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)和聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)等；天然高分子材料主要有胶原、海藻酸盐、壳聚糖(CTS)等。这些材料已被广泛应用于临床，并都有着良好的生物相容性和生物活性，但由于其固有机械强度的缺陷，往往不能满足大段骨缺损修复的需求。

β-磷酸三钙(β-TCP)具备良好的生物相容性和一定的骨诱导性，可以富集骨髓间充质干细胞并促进成骨过程，修复骨缺损，已作为骨修复材料被广泛应用于临床。而单纯的β-TCP力学性能交叉，抗压强度仅为2MPa左右，所以难以用于修复承重部位的大段骨缺损。公开号为CN102764888A的中国专利文件提供了一种复合多孔β-TCP的钛合金人距骨支撑棒，其是通过往钛合金制成的多孔状支撑棒中注入β-TCP与双氧水、聚乙烯醇调制成的糊状浆料，经高温烧结后获得。但是由于β-TCP的强度较低，还是从总体上降低了支撑棒的力学性能，无法满足大段骨缺损对骨组织支架的强度要求。

可降解金属材料由于其固有的机械强度优越性被广泛研究。可降解金属材料主要包括可降解镁基金属、可降解锌基金属和可降解铁基金属。其中，镁基金属以及铁基金属已被广泛研究。然而两类材料均存在着明显的不足之处，如镁基金属在人体环境内降解速度过快以及降解不均匀性，常导致力学性能迅速下降不足以提供足够的固定及支撑功能，此外镁基金属降解会产生大量气体并引起局部PH升高；而铁基金属则由于降解产物的保护作用，使其降解速率非常缓慢，从而引起与不可降解金属类似的问题。因此研究者们尝试了大量方法试图改善镁基金属和铁基金属的降解速率问题，目前尚未取得完美的结果。