[发明专利]一种仿生天然骨矿组成的羟基磷灰石/白磷钙石生物活性陶瓷支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种仿生天然骨矿组成的羟基磷灰石/白磷钙石生物活性陶瓷支架及其制备方法。这种支架的制备方法为，将有机高分子泡沫模板用不同比例混合的羟基磷灰石和β‑磷酸三钙颗粒与粘结剂组成的浆料均匀浸渍后，经高温烧结完全去除有机物后，使无机支架在含镁离子的水溶液中发生水热反应，得到羟基磷灰石/白磷钙石复合支架。本发明制备的复合陶瓷支架组成和降解速率可控，力学性能优良，支架孔隙率适于细胞进入生长，无细胞毒性且促成骨效果显著。该羟基磷灰石/白磷钙石复合陶瓷支架的制备方法简单易行，工艺可控，易于放大。

技术领域

本发明涉及一种骨组织工程用生物活性陶瓷支架及其制备技术，具体是指一种能够仿生天然骨组织中无机矿物组成的、适用于骨缺损再生修复的多孔陶瓷支架的制备方法。

背景技术

骨组织在人体中广泛存在并且发挥躯体支撑、运输营养和造血等重要的生理功能，由无机矿物质和有机物复合而成。血管化骨虽然具有较强的生理重塑和自愈能力，但是当缺损尺寸超过其能自愈的临界值后，需要通过骨移植或组织工程手段进行干预治疗。鉴于自体和同种异体骨移植的种种限制和不利因素，基于人工细胞外基质的骨组织工程显示出优异的临床应用前景，能够为骨再生提供仿生微环境的骨组织工程支架是保障再生修复和功能重建成功实现的重要前提。

从材料学出发，一般认为骨骼是由胶原纳米纤维和非化学剂量的纳米羟基磷灰石(HA：Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)组装得到的纳米复合材料，更新的研究表明，镁元素作为人体骨矿中丰度最大的阳离子掺杂元素，形成了占比超过20％的白磷钙石(WH：Ca₈Mg₂(HPO₄)₂(PO₄)₁₂)。羟基磷灰石和白磷钙石在天然骨中的比例约3:1，它们具有不同的晶体结构和物理化学性质，在骨骼发育和稳态维持中发挥各自不同的独特作用。其中，通常认为由规整排列的羟基磷灰石增强胶原纤维提供机械强度和骨传导的作用，而白磷钙石因在中性环境下具有较快的降解速率，被认为具有显著的诱导成骨的作用。研究发现，白磷钙石作为人体硬组织中占比第二的无机矿物质，是以分散相存在于天然骨矿中的，在年幼的生物体内和骨矿化的早期阶段比例相对较高，这也说明了白磷钙石促进生物矿化和具有成骨活性的生理功能。无疑，合理配比的羟基磷灰石/白磷钙石复合陶瓷支架应该是最仿生天然骨矿成分的生物活性无机骨修复材料。