[发明专利]一种兼具抗炎和骨-软骨修复功能的生物陶瓷支架及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种兼具抗炎和骨‑软骨修复功能的生物陶瓷支架及其制备方法与应用，制备方法包括以人体头发为原料通过碱提法制备头发纳米颗粒或头发微米棒，之后以头发纳米颗粒或头发微米棒与镁黄长石支架为原料，通过磷酸盐矿化法即制备得到上述生物陶瓷支架；该生物陶瓷支架兼具抗炎和骨‑软骨修复一体化的生物学功能，是一种新型的抗炎组织工程支架。与现有技术相比，本发明首次通过碱提法从人源头发提取抗氧化成分HNP和HMP，并利用磷酸盐矿化法制备抗氧化HNP‑AKT与HMP‑AKT生物陶瓷，具有制备过程绿色温和、工艺简单、条件可控、成本低廉等优点，并能达到抗炎和骨‑软骨修复一体化的效果，在炎症骨‑软骨缺损修复领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于炎症骨-软骨缺损修复技术领域，涉及一种兼具抗炎和骨-软骨修复功能的生物陶瓷支架及其制备方法与应用。

背景技术

目前临床上常规的骨-软骨缺损治疗手段包括：微骨折刺激术、自体/异体细胞或组织移植等，但是自体细胞/组织的供体来源有限，此外额外创伤使病人的治疗顺应性下降；而异体细胞/组织的移植修复效能低，还可能造成疾病传播与免疫排斥。虽然目前已有大量的组织工程支架被应用于骨-软骨组织修复，然而相关研究最突出的问题是治疗策略上只单纯地考虑骨-软骨的重建问题，而忽视了炎症微环境对骨-软骨修复的阻碍作用，导致最终修复效果不佳。

发明内容

本发明的目的就是提供一种兼具抗炎和骨-软骨修复功能的生物陶瓷支架及其制备方法与应用，用于解决采用自体/异体组织移植修复骨-软骨过程中由于炎症微环境的阻碍作用导致修复效果不佳的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种兼具抗炎和骨-软骨修复功能的生物陶瓷支架，包括镁黄长石支架(AKT) 以及分布于镁黄长石支架上的人体头发材料；

所述的人体头发材料包括头发纳米颗粒(HNP)或头发微米棒(HMP)中的至少一种。

进一步地，所述的头发纳米颗粒的粒径小于100nm；所述的头发微米棒的直径小于300nm，且长径比大于2；所述的人体头发材料与镁黄长石支架的质量比为 25-65mg/g。

一种兼具抗炎和骨-软骨修复功能的生物陶瓷支架的制备方法，包括以人体头发为原料通过碱提法制备人体头发材料，之后以人体头发材料与镁黄长石支架为原料，通过磷酸盐矿化法即制备得到兼具抗炎和骨-软骨修复功能的生物陶瓷支架， HNP-AKT或HMP-AKT。

进一步地，所述的头发微米棒的制备方法包括：将人体头发加入至碱性溶液中并搅拌至完全溶解，再依次经过透析、离心、冻干过程后，即得到所述的头发微米棒；

所述的头发纳米颗粒的制备方法包括：将头发微米棒依次经过超声破碎、离心、冻干过程后，即得到所述的头发纳米颗粒。

进一步地，所述的碱性溶液由可溶性无机碱配制而成，包括0.5-1.5M的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液(优选为氢氧化钠溶液)。

进一步地，搅拌过程中，搅拌温度为50-80℃，搅拌时间为5-20min。

进一步地，所述的镁黄长石支架的制备方法包括：以镁黄长石陶瓷粉为原料通过3D打印即可制备得到。

进一步地，所述的磷酸盐矿化法包括：将人体头发材料与模拟体液(SBF)混合，得到矿化工作液；之后将镁黄长石支架加入至矿化工作液中，再依次经过振荡处理与超声清洗后，即得到兼具抗炎和骨-软骨修复功能的生物陶瓷支架。

进一步地，所述的矿化工作液的浓度为1-10mg/mL(优选为2-10mg/mL)；

所述的振荡处理中，振荡温度为30-40℃，振荡转速为100-200rpm，振荡时间为24-100h。