[发明专利]一种促进骨再生修复的高生物活性复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用材料，尤其是涉及一种促进骨再生修复的高生物活性复合材料及制备方法。

背景技术

由于创伤、感染、肿瘤、骨质疏松、骨坏死等原因造成的骨损伤，需要对缺损的部位进行充填和修复，以恢复生物学功能。自体骨移植一直是骨移植的金标准，不仅能够提供新骨生长的支架，而且含有大量具有活性的骨细胞能够促进骨生成和骨诱导(Cypher TJ, Grossman JP. J Foot Ankle Surg. 1996; 35: 413)。但是在移植过程中临床效果不能得到有效的保证(Sandhu HS, Grewal HS. Orthop Clin North Am. 1999; 30: 685)。同时，可取自体骨的骨量极为有限，取骨后引起二次创伤、疼痛等并发症，极大地制约了临床的应用。其次，同种异体骨、异种骨移植由于受到异体或者异种之间的免疫排斥反应风险，因此其应用推广也比较局限(Stevenson S, Horowitz M. J Bone Joint Surg. Am vol. 1992; 74: 939; Asselmeier MA, et al. Am J Sport Med. 1993; 21: 170)。

随着生物材料科学的发展，人工骨材料制品已经越来越多的应用在人体各部位骨损伤的临床修复领域。常见的人工骨材料有羟基磷灰石陶瓷、β-磷酸三钙陶瓷、生物活性玻璃颗粒材料以及磷酸钙、熟石膏的自固化材料或几种材料的复合(Van der Stok J, et al, Acta Biomater. 2011; 7: 739)。其中，石膏在骨齿科临床上的应用已经有100多年的悠久历史。1892年德国人Dreesman将其充填与空腔性骨缺损(Dreesman H. Beitr Klin Chir. 1892; 804)。石膏分为生石膏(即二水硫酸钙)和熟石膏(即半水硫酸钙)，后者的粉体遇水会发生水化反应并快速转化为二水硫酸钙，在适当固液比条件下还可以自发固化形成坚固的块体或大颗粒材料。熟石膏存在α、β两种晶型。α-熟石膏往往需要较为苛刻的条件方可合成，β-熟石膏则将二水硫酸钙简单的120~160^oC高热处理部分脱水即可获得。更为重要的是两者的水化速率也有差异，前者水化略慢于后者，但是后者为长片状或者纤维状，遇水调和形成的糊状物内部微孔率高，因而力学强度较差；α-熟石膏的颗粒多成纤维状，其形态必须经特定合成工艺调节，才可以将颗粒的长/宽比可以从10:1以上调整到3:1以下，从而可以极大地降低糊状物自固化体的最低调和液用量，并改善自固化物的力学强度。 

石膏在再生物医学中常被用于牙科的牙模，或者骨折病人术后的外敷固定材料，同时还可以作为一种骨缺损填充材料植入骨损伤部位促进骨损伤再生修复，恢复期正常生理功能。石膏作为骨缺损填充材料在人体内吸收降解快而且完全，能够给骨生长提供一个可降解的支架(Scarano A, et al. Implant Dentistry. 2007; 16: 195)，同时该材料跟人体有较好的生物相容性，植入人体后较少出现炎症反应(Bahn SL, Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. 1966; 21: 672)。不仅如此，石膏在骨缺损内降解释放大量的钙离子，抑制了该区域破骨细胞的活性，刺激了成骨细胞的增殖和分化，从而有利于类骨质的合成(Mailland M, et al, Endocrinology. 1997; 138: 3601)，因而可应用于骨缺损修复、组织引导再生、药物缓释系统等领域。

虽然石膏具有理想骨修复材料的一些优点，但其降解速度过快以及生物活性效应并不突出是其制约临床应用的关键性问题。同时，纯石膏在骨缺损内往往会引起创口积液，术后早期阶段需要引流排液，并且材料本身吸收降解较快、力学强度快速衰退下降等又会造成因骨再生修复速率不能及时进行，使得较大尺度的骨缺损难以完全再生修复和修复治疗失败(Hing KA, et al, Spine J. 2007; 7: 475)。