[发明专利]高强度的羟基磷灰石-竹基生物活性支架及其制备方法

说明书

一种高强度的羟基磷灰石‑竹基生物活性支架及其制备方法。该羟基磷灰石‑竹基生物活性支架包括：竹基模板和包裹在竹基模板支架表面的经模拟体液矿化处理后形成的羟基磷灰石纳米颗粒层；该竹基模板为经脱木质素溶液处理的具备竹子原有的竹纤维之间的结合方式和多级孔道结构。该羟基磷灰石‑竹基生物活性支架的制备方法包括：将天然竹块去除内外表皮后，常温下经过脱木质素溶液浸泡处理后，取出后超声水洗，干燥得到脱木质素的竹基模板；然后将该竹基模板浸入10～200 mg/mL氯化钙溶液中12‑48小时以吸附溶液中的钙离子，取出常温干燥后进行所述矿化处理。

技术领域

本发明涉及一种高强度的羟基磷灰石-竹基生物活性支架及其制备方法，以及将所述支架用于修复骨缺损的制备方法和用途，属生物材料领域。

背景技术

移植骨替代材料是临床上修复骨缺损的一种常用的有效策略，然而，传统的骨替代材料却难以同时提供骨再生所需的力学性能和生物活性；人体中的骨是一种力学性能优异的天然材料，具有从纳米到微米尺寸的多级有序结构，其中精细的微纳米界面以及多级孔道等复杂结构是在人工合成材料中难以完全复制的；生物模板法是近些年来发展起来的一种制备多级结构材料策略，该方法利用天然材料本身作为生物模板指导材料的生长，进而得到具有多级结构的材料，竹子也是一种典型的高强高韧的天然材料，竹子中的纤维束结构以及薄壁组织基质不但具有支撑植物体的功能，同时竹子中也遍布着从几微米到几十微米不等的大量毛细管通道，具有良好的毛细作用，其中的导管、气孔等结构对于运输其生长所需的水分、氧气及各种营养物质起着重要作用；因此，竹子无论从在材料的结构上还是在生物学功能上，都是制备具有类骨功能性生物医用材料的极好模板。

传统获取竹纤维的方式多是经过碱性溶液或者过氧化物溶液加热处理，竹子原有的结构遭到破坏，竹子解聚分散成一根根的竹纤维；本专利中，通过生物模板和生物矿化相结合的方法制备了羟基磷灰石-竹基生物活性支架，且采用了常温、长时间浸泡的方法进行木质素的脱除。这一方法工艺简单，条件易于控制，处理方式温和，可以在完全去除竹子中木质素同时，保持竹子原有的结构不遭受破坏，进而可以有效保持竹子原有的多级孔道结构和力学强度。

羟基磷灰石-竹基生物活性支架具有良好的力学强度、液体输运性能和细胞相容性等性能，是一种潜在的用于承重部位骨缺损修复的生物活性植入材料，因此，本专利制备的高强度羟基磷灰石修饰的竹基生物活性支架具有很强的实用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过生物模板和生物矿化相结合的方法制备的羟基磷灰石修饰的竹基生物活性支架；通过对该支架的结构、成分、力学性能、液体输运性能和体外细胞相容性等性能进行系统地评估，以确定其是否能够成为用于承重部位骨缺损修复的生物活性植入材料。

第一方面，本发明提供了一种羟基磷灰石-竹基生物活性支架，包括竹基模板和包裹在竹基模板支架表面的经模拟体液矿化处理后形成的羟基磷灰石纳米颗粒层；所述竹基模板为经脱木质素处理的具备竹子原有的竹纤维之间的结合方式和多级孔道结构，所述脱木质素溶液包括质量分数为5-20％的亚氯酸盐溶液与0.1-0.5％聚乙二醇辛基苯基醚，所述亚氯酸盐溶液与所述聚乙二醇辛基苯基醚的质量比为10-200:1。

本发明提供的支架，竹基模板并未破坏竹子原有的多级结构，因而可以有效保持竹子本身的力学强度。此外，矿化处理形成的羟基磷灰石层均匀的覆盖在竹基模板的细胞壁表面，从而进一步的提升了材料的力学强度。本发明将天然竹子去除天然表皮后进行脱木质素处理，在常温下将其浸泡于所述脱木质素溶液中进行处理。本发明的处理方式温和，经脱木质素后的竹基模板支架颜色为白色，其中的木质素得到了有效的脱除，并且没有破坏竹纤维之间的结合，进而可以有效保持竹子原有的多级孔道结构和力学强度。

在所述竹基生物活性支架中，所述竹基模板的Ca/P比优选为1.67-1.85，所述竹基模板的Ca/P比越接近羟基磷灰石的Ca/P比，则容易使植入材料与骨组织相结合，提高修复效果。