[发明专利]聚酯增强可降解多孔硅酸钙复合支架材料、制备及用途

说明书

技术领域

本发明涉及生物材料领域，尤其涉及一种聚酯增强可降解生物活性多 孔硅酸钙复合支架材料、制备方法及其用途。

背景技术

一种良好的硬组织修复和替换材料，必须同时具备良好的生物相容 性、生物活性和良好的力学性能，并兼有合适的三维多孔结构(如孔隙率 ＞50％、大孔孔径＞150微米)。

现有的人体硬组织修复和替换材料有金属材料、陶瓷材料、高分子材 料及其复合材料等几种，各有优缺点。如传统的医用金属材料和高分子材 料不具生物活性，与组织不易牢固结合，在生理环境中或植入体内后受生 理环境的影响，导致金属离子或单体释放，造成对机体的不良影响；生物 陶瓷材料具有良好的化学稳定性和相容性、高的强度和耐磨、耐蚀性，但 材料的抗弯强度低、脆性大，在生理环境中的疲劳与破坏强度不高。因此， 单一材料不能很好地满足临床应用的要求。利用不同性质的材料复合而成 的生物医用复合材料，不仅兼具组分材料的性质，而且可以得到单组分材 料不具备的新性能，为获得成分和性质类似于人体组织的生物医学材料开 辟了一条广阔的途径。

除了材料的组成之外，材料的结构在很大程度上会直接影响到材料的 临床应用。研究表明，孔径在50-500微米的多孔块体生物材料最适合作 为硬组织修复材料和细胞支架材料。孔径在这个范围的多孔生物材料的优 点是有利于细胞迁移、组织长入及材料与活体组织的融合从而更有效地达 到修复人体组织缺损和组织重建的目的。组织长入多孔结构中还能增强种 植材料的驻扎和稳定性。此外，在近几年迅速发展的组织工程学研究中， 可生物降解的多孔生物材料是一个必不可少的部分。以多孔支架作为细胞 载体，让细胞在基质材料中生长并构建含有本体细胞基因信息的活体组 织，再植入人体中以修复缺损组织和器官。因此，可降解多孔生物材料作 为硬组织缺损修复材料和用于体外骨组织培养的细胞支架有着广泛的应 用背景。

无机生物医用硬组织修复和替换材料方面主要有钙-磷基生物材料和 钙-硅基生物材料。其中钙-磷基生物材料研究已经有很长的历史，过去的 研究发现在钙-磷基材料中羟基磷灰石类生物材料具有较好的生物活性， 但降解性差，而磷酸三钙类生物材料降解性较好但生物活性低。近年来钙 -硅基生物材料如生物活性玻璃和硅酸钙类材料则由于其优良的生物活性 和降解性而越来越受到重视。20世纪80年代日本的Kokubo等人(J.Mater. Sci.，1986，21：536)研究出的A-W玻璃是一种在玻璃相中析出磷灰石和硅 酸钙两种晶相的玻璃陶瓷。该材料具有较好的机械力学性能和生物活性但 降解性很差。西班牙圣地亚哥大学的P.N.de Aza(Biomaterials，1997，18： 1285)以磷酸钙和硅酸钙共熔制备出致密的生物陶瓷并研究了该材料的生 物活性，研究表明这类材料具有良好的生物活性。近期的研究发现硅酸钙 生物材料具有比其它无机生物材料更好的生物活性，并具有良好的生物活 性、降解性和骨修复性能(无机材料学报，2005，20：692；Biomaterials， 2008，29：2588)。然而，同其他类型生物陶瓷材料一样，硅酸钙陶瓷材料也 存在韧性差的缺点，这限制了纯硅酸钙多孔支架材料的应用。同时，纯硅 酸钙材料具有较高的降解和溶解速率，其降解和溶解的产物导致周围体液 环境产生高pH值环境，而高pH值环境不利于细胞的生长与存活，这极 大地限制了纯硅酸钙多孔陶瓷作为骨组织工程支架材料的应用范围。