[发明专利]一种微纳米纤维骨修复支架及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及组织修复材料，具体涉及一种内嵌复合颗粒的微纳米纤维骨修复支架及其制备方法。

背景技术

因疾病和外伤造成的骨缺损是一种常见的骨科问题。自体骨、异体骨和人造骨填充组织工程材料是骨修复手术中常采用三类材料。自体骨无排异具有很好的修复效果，但自体骨填充需要从健康的骨组中采集，存在损伤、骨量不足的缺点。特别是当需要进行大段骨填充时，很难采集到合适大小和形状的自体骨。现有技术中有采用天然牛骨或其它动物骨为材料，通过脱细胞分别去除软骨和骨的抗原性，采用冷冻-冻干法，制备适合骨组织生长的支架。这种异体骨虽然可以克服骨量不足的问题，但同时存在排异和感染的风险，如牛骨具有感染牛海绵状脑病（疯牛病）是的潜在风险。因此，可以克服异体骨带来的风险的人造骨填充材料在临床上得到了广泛的应用。

通常人们认为好的骨填充材料需要具备如下各特性：1、无组织危害性；2、高骨传导性；3、能与骨置换；在细胞培养实验中、通常采用细胞培养的方法观察骨填充材料的诱导性；在动物实验中，优良的骨填充材料应具有以下特点：炎症反应轻、诱导自体骨生长、并取代填充材料降解后的缝隙。羟基磷灰石等无机骨修复材料具有较好的骨传导性，研究人员对其作了很多开拓性工作。通常采用以下方法，化学合成羟基磷灰石粉末材料后，烧结羟基磷灰石粉末形成的烧结体作为骨填充材料，通过调整植入材料的降解时间、空隙度及硬度以达到较好的植入效果。在实际应用中，羟基磷灰石烧结类陶瓷人体吸收性较差，仍然存在异物残留等问题，在临床治疗中，有长期植入骨不成活病例的发生。由于磷酸类钙盐具有较好的骨传导活性和骨置换性，为调整骨填充材料的降解速度及生物活性，研究人员仍在对各种磷酸类、碳酸类钙盐及其复合材料进行广泛研究。

另外，创伤性骨缺损易感染，多不能一期手术植骨，需大量抗生素预防治疗，增加了患者痛苦和经济负担，虽然微纳米仿生骨材料有良好的组织相容性，但若单纯植入，仍不能避免感染发生，往往效果欠佳。并且虽然单纯的微纳米无机仿生骨材料对骨有一定的诱导作用，但诱导能力不足，不能证明其具有促进骨生长的作用。

为弥补无机材料的不足，人们研究采用生物吸收性有机聚合物材料。在活体组织中，生物吸收性有机聚合物材料具有较好的降解可控性，并已经在其它领域做了广泛的研究。有机骨填充材料能够改善仿生骨材料的韧性并增强力学性能以及其可吸收性和组织相容性，可实现对骨组织的诱导再生，并且最终被人体吸收。有机聚合物骨填充材料的历程经历了如下阶段，从简单粉碎聚合物制备的颗粒状骨填充材料到以先进组织工程技术为基础的新型骨填充材料。

组织工程首先由Wofter于1984年提出，特指血管组织的体外构建。1988年，美国科学基金会（NSF）专门作了以下界定：“应用工程科学和生命科学的原理和方法，认识哺乳动物正常和病理组织与器官的结构-功能关系，并开发具有生物活性的人工替代物，以恢复、维持或改善组织、器官的功能”。骨组织工程中研究专注于可降解支架材料形成的多孔细胞支架上，活细胞在生长因子的作用下，修复组织缺损。近年开发了聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、壳聚糖（Chitosan）等各类有机材料体系。并开发出了电纺、临界二氧化碳致孔、微粒盐致孔等技术。

静电纺丝技术是利用静电作用力对液体的吸引形成细流，经拉伸、溶剂挥发形成纤维，可制备直径几纳米到微米间的纤维。静电纺丝制备的支架材料，在组织工程修复中得到了广泛的应用。

CN200910153388.8公开一种将羟基磷灰石纳米颗粒配成悬浮液，然后添加聚（乳酸-羟基乙酸），得到羟基磷灰石与聚（乳酸-羟基乙酸）的混合液，将混合液进行静电纺丝，获得骨修复用聚（乳酸-羟基乙酸）/羟基磷灰石纳米纤维复合膜支架，该技术提高了支架的诱导骨组织生长的性能。但是这种支架中不含有生长因子与药物，创伤性骨缺损易感染，多不能一期手术植骨，虽然纳米仿生骨材料有良好的组织相容性，但若单纯植入，仍不能避免感染发生，往往效果欠佳。

组织工程技术应用于人体组织修复存在以下问题，当周围组织具备较高的活性，大量细胞吸附于支架上。然而如果周围组织活性低，则需采用生长因子疗法。生长因子疗法是指在细胞增殖和分化的位点提供生长因子。普遍认为直接注射生长因子无效，因为生长因子会很快的从这个位点扩散或被酶降解。因此必须解决生长因子的缓释问题，如分子生物学采用的各类基因转染技术（腺病毒、电击穿等）；如电纺技术中采用的复合夹心结构等。