[发明专利]人工骨材及其制备方法

说明书

本申请涉及组织工程技术领域，尤其涉及一种人工骨材及其制备方法。该人工骨材的制备方法包括如下步骤：建立具有框架剪力墙结构的可降解支架材料；配制外泌体微球混悬液；将可降解支架材料置于外泌体微球混悬液中，然后依次进行除泡处理和冷冻干燥处理，得到人工骨材。本申请的制备方法得到的人工骨材用于替代人体骨或进行骨修复时，不仅满足三维立体的力学支撑需求，同时可以很好地促骨生长，因此在骨修复领域中具有很好的应用前景。

技术领域

本申请属于组织工程技术领域，尤其涉及一种人工骨材及其制备方法。

背景技术

脊柱作为人体承重主体，不仅承受人体的垂直载荷，还要随时缓冲人体运动所产生的水平荷载。基于脊柱节段性骨缺损修复过程中特殊的力学需求，人工骨(ArtificailBone)得到了研究和发展。人工骨材是指可以替代人体骨或者修复骨组织缺损的人工生物材料。

采用高密度、低孔隙率设计或者使用的金属材质制造支架材料可增加材料的力学强度，却使材料失去了良好的可降解性及多孔的特性，而材料良好的可降解性和多孔结构是高效骨再生的前提。Mitchell Hallman等认为材料的内部结构对于材料的力学性能和成骨能力具有重要的影响，他以羟基磷灰石(HA)和脱钙骨基质为原材料，使用3D打印技术设计出不同的内部构架结构的骨修复材料，证实不同的空间架构的支架材料的力学性质不同，对于骨修复的效果不同。而且申请人前期工作也发现材料的不同的内部空间构架对于骨再生具有重要的作用，另外也有文献报道在骨支架材料中增加“钙化层”的设计，以提高支架材料的力学性能(J BiosciBioeng，2018)。

但是以往的“钙化层”设计均是单一层面，尚无法满足脊柱修复过程中三维立体的力学支撑需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种人工骨材及其制备方法，旨在解决如何提供具有三维立体力学支撑作用、且同时具有很好的促骨生长作用的人工骨材的技术问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种人工骨材的制备方法，包括如下步骤：

建立具有框架剪力墙结构的可降解支架材料；

配制外泌体微球混悬液；

将所述可降解支架材料置于所述外泌体微球混悬液中，然后依次进行除泡处理和冷冻干燥处理，得到所述人工骨材。

在一实施例中，所述可降解支架材料包括聚乳酸-羟基乙酸共聚物和磷酸三钙。

在一实施例中，所述可降解支架材料通过数学建模后，利用3D打印技术制备得到。

在一实施例中，所述框架剪力墙结构呈圆柱体，所述框架剪力墙结构从下到上由多层平面单元连接组成，每一层平面单元包括第一梁柱、第二梁柱和第三梁柱；所述第一梁柱包括多个相互垂直的第一横柱和第一纵柱，所述第二梁柱包括多个相互垂直的第二横柱和第二纵柱，所述第三梁柱包括多个相互垂直的第三横柱和第三纵柱，所述第一横柱、所述第二横柱和所述第三横柱相互平行，所述第一纵柱、所述第二纵柱和所述第三纵柱相互平行，所述第一梁柱的直径＜所述第二梁柱的直径＜所述第三梁柱的直径，且所述第一梁柱、所述第二梁柱和所述第三梁柱的直径均在100μm～2000μm范围内。

在一实施例中，所述第一梁柱的直径为100μm～500μm，所述第二梁柱的直径为600μm～800μm，所述第三梁柱的直径为1000μm～2000μm。

在一实施例中，相邻的所述第一横柱和所述第一纵柱围成的孔的尺寸为100-500um，相邻的所述第二横柱和所述第二纵柱围成的孔的尺寸为3000-5000um，相邻的所述第三横柱和所述第三纵柱围成的孔的尺寸为6000-10000um。

在一实施例中，所述除泡处理的步骤包括：将放置有所述支架材料的所述外泌体微球混悬液震荡50～6分钟。