[发明专利]一种鲍鱼壳粒子微纳杂化骨修复支架的制备方法

说明书

本发明公开了一种鲍鱼壳粒子微纳杂化骨修复支架的制备方法，可用于骨缺损修复领域。本发明以原位骨组织工程修复理念为核心，鲍鱼壳微粒作为一种天然无机功能粒子，丰富的钙物质可以作为骨无机质的钙源，同时其所含的蛋白、多糖以及微量元素等都可以为骨组织修复提供引导，聚己内酯是一种人工合成的可降解高分子材料，可塑性强、机械性能好，借助3D打印技术的便捷性，构建鲍鱼壳粒子微纳杂化骨修复支架，生物相容性良好，原料来源广泛，成本低廉，制备流程简单，操作便捷，有望成为一种新型的骨修复材料。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种鲍鱼壳粒子微纳杂化骨修复支架材料的制备方法。

背景技术

骨作为人体的硬组织，具有支持和保护身体，制造血细胞、储藏矿物质等作用，在机体的生命活动中承担着重要的职责。自然骨中无机成分约占70%，主要为羟基磷灰石，有机成分约占 20%~30%，主要为水、胶原蛋白、多糖以及其他蛋白质多糖的混合物。随着人口老龄化的进一步加快，以及车祸、疾病、感染等非自然原因导致骨组织受损的患者日益增多，高昂的治疗费用及病痛的折磨，给患者的日常生活带来极大的困扰。对于骨缺损的治疗，早在17世纪人们就开始摸索使用骨移植来治疗骨缺损，随着医疗技术水平的不断提高，以及研究人员的辛勤探索，骨移植已经衍生出了自体移植、异体移植治疗手段，但这些治疗方法都存在相应的缺陷，前者治疗中面临着供体不足的问题，后者面临免疫排斥、伦理道德的问题，进而限制了其在临床的大面积使用。

组织工程的出现为骨缺损的治疗提供的新的思路，主要研究内容分为以下三个方面：种子细胞、支架材料和细胞-支架复合物的构建，通过模拟机体内的微环境，设计与骨组织结构相类似的支架材料，将成骨细胞与支架材料在体外进行培养，提高移植物的生物活性，进而移植到体内促进骨修复。组织工程技术对骨缺损的治疗虽被广泛推崇，但受限于组织工程三要素的制约，过程复杂且细胞-支架复合物在体外培养时，所选用的培养基、pH值、细胞数量、细胞类型、活性因子的数量等多方面的影响。

在组织工程基础上，研究人员提出了“原位组织工程”这一新概念。利用外部支架材料诱导损伤部位进行自我修复，最终修复的组织与机体本身具有良好的相容性和适应性，原位组织工程依然遵循组织工程对支架材料的要求。有研究表明，人体骨组织中存在大量的内源性干细胞，这些干细胞可以被招募到骨损伤部位促进骨再生，骨髓间充质干细胞是最容易被招募的干细胞，且具有较强的成骨作用，骨组织受损时通过血管进入到损伤部位进行修复。在原位组织工程的研究过程中，研究者侧重于无细胞支架的设计，摆脱了细胞-支架复合物在体外培养的诸多限制，简化了流程，将具有骨组织基质微环境类似的生物活性支架植入骨缺损区域，刺激内源性干细胞归集至支架表面促进新骨的形成，该方法大大降低了由于植入外源性干细胞和生长因子而引起免疫排斥反应的潜在风险。

鲍鱼壳主要由碳酸钙和少量有机质构成，鲍鱼壳中含有丰富的氨基酸和矿物盐，矿物层的沉积在有机质调控下规则排列，与体内骨的形成基质相似，具有一定的骨诱导能力。还含有镁、铁、铜等微量元素，从外到内包括角质层、棱柱层和珍珠层三个部分，又名石决明，具有一定的药用价值，只有极少部分鲍鱼壳被作为药材使用，大量废弃鲍鱼壳无食用价值，贝类加工后的空壳被废弃在海岛、渔村、及城镇周边，不仅造成了自然资源的浪费，而且对环境也造成严重的二次污染。

聚己内酯是由ε-己内酯单体在催化剂的催化作用下合成的产品，属于人工合成的聚合物材料，具有一定韧性，生物相容性良好，可塑性强，在载药微球、支架材料等制备中应用颇多，其降解速率缓慢，适合作为长期植入的支架材料。

3D打印技术是集工程学、材料学、信息学等诸多学科于一身的科技成果，通过计算机建立数据模型，驱动打印喷头在空间喷出原料，层层堆积，形成多孔结构支架，原料通常为粉末状固体或溶液，具有快速、便捷、可控等特点。3D打印技术的出现突破了传统材料制备方法的局限性，可以对复杂结构组织进行打印。