[发明专利]一种三维多孔复合支架材料及其制备方法

说明书

本发明属于人体支架材料技术领域，尤其涉及一种三维多孔复合支架材料及其制备方法。本发明所述支架材料为聚乳酸‑纳米羟基磷灰石‑纳米氧化镁三维多孔形复合支架材料，所述支架材料内部为网格状结构。本发明利用熔融沉积3D打印法制作个性化聚乳酸‑纳米羟基磷灰石‑纳米氧化镁三维多孔形复合支架，通过纳米羟基磷灰石和纳米氧化镁提高支架的力学性能、抗菌性、PH调节性和生物活性，推动多孔形复合支架在组织工程修复骨缺损方面的发展和应用。本发明所制得的支架材料具有高孔隙率、良好的力学性能和成骨活性，可作为骨缺损修复的仿生骨支架。

技术领域

本发明属于人体支架材料技术领域，尤其涉及一种三维多孔复合支架材料及其制备方法。

背景技术

由于外伤、肿瘤和先天性疾病所致的骨缺损是外科临床上最常遇见的问题。针对该问题，临床最常用有“自体骨移植”、“同种异体骨移植”等手术方法。其中“自体骨移植”被誉为骨移植的“金标准”。然而经过大量的临床验证，“自体骨移植”在一些特殊的病例中存在诸多弊端，如：患者拒绝在身体其他部位取骨、取骨区感染和组织坏死、手术时间过长患者无法耐受、缺损过大骨量不足、塑性困难等。而骨组织工程在面对上述问题中具有得天独厚的优势，其原理是将具有一定强度和成骨活性的人工骨支架植入骨缺损区，使细胞在复合支架表面粘附、增值、分化最终形成正常的骨组织，而支架本身在整个过程中逐渐降解，最终被人体代谢吸收。因此良好的支架材料应该具备以下特性：①优良的力学性能，可以在支架植入初期为骨缺损区提供支撑作用，为细胞的增值和分化提高稳定的环境；②良好的生物相容性，避免支架植入后发生免疫排斥反应，进而导致局部的炎症和骨坏死；③促进成骨细胞的分化，使新生骨组织可以尽快修复缺损区；④支架植入的后期材料可降解，且降解产物无毒、无副作用，可以被人体代谢吸收。

聚乳酸作为一种生物可降解性和生物相容性良好材料，被广泛应用在医药领域中。其使用可再生的植物资源(淀粉)经糖化、细菌发酵、化学合成的方法制得，具有良好生物可降解性，在人体中最终被代谢为水和二氧化碳。此外，聚乳酸还具有良好的力学性能和可加工性，可根据实际需要加工成任何形状。羟基磷灰石是人体骨骼的主要无机成分，具有良好的物理性能和生物相容性，植入人体后可与骨缺损端形成稳定的化学结合，诱导成骨细胞增值和分化，促进新骨的形成。

然而聚乳酸/纳米羟基磷灰石复合支架材料不具备抗菌性，其降解过程产生的乳酸堆积使局部PH降低，影响了细胞的正常生长，这些缺点限制了该支架材料在临床中的应用。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种三维多孔复合支架材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明目的之一是提供一种三维多孔复合支架材料，所述支架材料为聚乳酸-纳米羟基磷灰石-纳米氧化镁三维多孔形复合支架材料，所述支架材料内部为网格状结构。

优选的，所述支架材料内部为“十字”网格状结构。

优选的，所述网格状结构的线宽0.25mm、线距0.5mm。

优选的，所述支架材料中聚乳酸、纳米羟基磷灰石、纳米氧化镁的质量比为1:0.25:0.0039。

本发明目的之二是提供一种聚乳酸(PLA)/纳米羟基磷灰石(nHA)/纳米氧化镁(nMgO)三维多孔复合支架材料的制备方法，通过此方法所制得的支架材料具有高孔隙率、良好的力学性能和成骨活性，可作为骨缺损修复的仿生骨支架。所述制备方法包括以下步骤：

(1)将聚乳酸粉末均匀分散于无水乙醇之中，60℃水浴下持续搅拌2小时，得到A溶液，搅拌子转速500转/分钟，搅拌温度设定为60℃。搅拌时需用保鲜膜覆盖烧杯口避免无水乙醇挥发。

(2)在溶液A内加入纳米级羟基磷灰石粉末，60℃水浴持续搅拌2小时，得到溶液B，搅拌子转速500转/分钟，搅拌温度设定为60℃。搅拌时需用保鲜膜覆盖烧杯口避免无水乙醇挥发。