[发明专利]一种骨组织多孔支架材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种骨组织多孔支架材料及其制备方法。

背景技术

组织工程研究主要包括四个方面：干细胞、生物材料、构建组织和器官的方法和技术以及组织工程的临床应用。生物材料组织工程是目前研究最为广泛的组织工程方法，其三大要素是细胞、生物材料支架及讯息因子.

细胞是生物工程的核心。细胞是生物体内最基本的功能单位，所以生物材料自身不能独立修复组织，而是需要帮助或者调控细胞工作进而使细胞修复组织。目前研究最多的是干细胞（stem cell)，可以分化成所有功能的细胞。传统的生物材料组织工程是将相关细胞植入生物材料支架内进行体外培养，等组织在体外发展到一定程度之后再将其植入体内。这种方法便于控制细胞在支架内的发展，可以使用相关的讯息因子进行体外控制。这种方法的问题就是等组织在体外发展好了再植入体内的时候，可能会发生排异现象。因为体外环境和体内环境有很大差异，不同的环境会严重影响组织发展。最新的生物材料组织工程不并用任何细胞，仅将材料植入体内。体内伤口处有大量的细胞具有回复组织的功能，如果材料适合这些细胞生长，这些细胞会迁移到支架内部，开始分泌细胞外组织，并最终修复组织。这种方法解决了前者排异性的问题，但是对材料本身的性质要求也大大提高。

生物材料可分为非可降解材料（惰性陶瓷，金属合金，不可降解高分子）和可降解材料（可降解高分子，水凝胶，生物玻璃）两大类。其核心是建立由细胞和生物材料构成的三维空间复合体，这与传统的二维结构（如细胞培养）有着本质的区别。其最大优点是可形成具有生命力的活体组织，对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代；用最少的组织细胞通过在体外培养扩增后，进行大块组织缺损的修复；可按组织器官缺损情况任意塑形，达到完美的形态修复。非可降解材料将永远才留在体内，而且生物材料往往不能完全替代生物组织的全部功能，比如自我更新，新陈代谢，随外界因素自我优化等。可降解材料如果实现降解速度和组织回复速度平衡，将有望完全回复原来的生物组织及其全部功能，是最为理想的生物工程材料。目前还没有这样的理想的生物材料能够完全的回复生物组织。

细胞工作需要靠讯息因子的调控才能正常的工作。目前的生物材料主要靠植入后吸附讯息因子及运载讯息因子（植入前在体外载入，植入后缓慢释放，或者按照一定形式释放）两种方法通过讯息因子调控细胞工作从而修复生物组织。

骨缺损修复一直是骨科领域的难题之一，近年来，随着组织工程学的发展，利用骨组织工程的方法修复骨缺损被认为是最有前途的手段。理想的骨组织工程支架材料应具有以下五个条件：（1）良好的生物相容性，在体外培养时无细胞毒性，植入体内时不会引起炎症和排斥反应；（2）具有三维立体结构，有适当的孔隙率和孔径，有利于细胞生长、营养物质传输和代谢产物的排出；（3）良好的表面活性，适宜细胞粘附和增殖；（4）良好的降解性能，支架在组织形成过程中应逐渐被降解吸收，并且不影响新生组织的结构和功能；（5）具有可塑性，可被加工成所需要的形状并保持一定的机械强度。

磷酸钙骨水泥（CPC）是目前研究较多的一种骨组织工程支架材料。CPC可在生理条件下自行固化并最终转化为羟基磷灰石，但其内部仅含有一些微孔结构，孔径尺寸大小在微米以下至数微米之间，不利于细胞的长入，影响了其在体内的降解和吸收速度。磷酸四钙和磷酸氢钙体系的CPC固化产物是化学计量的羟基磷灰石（HA），钙磷比（Ca/P）为1.67，此类羟基磷灰石在体内的降解和吸收速度比较缓慢。

对于骨组织工程支架而言，材料的多孔性十分重要。多孔结构可以为种植细胞提供较大的粘附面，有利于细胞粘附，并允许血管组织向内生长；多孔结构也可增加材料的表面积，有利于材料和体液的充分接触，从而加快材料的降解；同时，多孔结构也为大量细胞种植、生长及分泌细胞外基质提供足够的空间，有助于营养成份的渗入和代谢产物的排出。

因此，为了满足临床应用的需求，迫切需要研究开发新型的骨组织多孔支架材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的骨组织多孔支架材料降解速度太慢（一年以上）的缺陷，而提供一种新型的骨组织多孔支架材料及其制备方法。

本发明提供的技术方案之一是：一种骨组织多孔支架材料，其原料包括20～40%钙镁磷酸盐水泥粉末、60～80%致孔剂和0～30%固化液，所述的百分比为重量百分比，其由包括如下步骤的制备方法制备而得：

（1）将所述原料混合均匀，加入模具挤压成型后脱模，得样条；