[发明专利]一种锶、铁掺杂羟基磷灰石胶原纤维复合支架材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种锶、铁掺杂羟基磷灰石/胶原纤维复合支架材料及制备方法。该支架材料由具有三维连通多孔结构的胶原纤维以及具有良好的药物治疗功能的锶、铁掺杂的羟基磷灰石复合而成。制备过程主要包括：共沉淀法制备锶、铁掺杂的羟基磷灰石；浸渍提拉法复合胶原纤维。本发明是一种功能性的骨修复支架材料，不仅具有优异的生物学性能、很好的力学强度和韧性，以及三维连通的大孔结构，而且可以在磁场诱导下对特定部位进行药物输送，修复和治疗因各种骨疾病引起的骨缺损，在骨修复材料以及生物医药领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及人工骨修复材料以及生物医药领域，具体为一种锶、铁掺杂羟基磷灰石/胶原纤维复合支架材料及其制备方法。

背景技术

随着生物医学的不断发展，因各种疾病及创伤引起的骨缺损修复问题开始受到了人们的广泛关注，由于天然骨及自体骨来源有限，因此，开发新型的人工骨修复材料具有重要的理论意义和应用价值。

羟基磷灰石作为人体骨骼和牙齿的主要无机组成成分，因其具有良好的生物相容性和骨诱导能力，在植入人体后能与人体骨骼组织在界面形成紧密的化学键结合，从而诱导骨组织的生长，促进骨修复，是很好的硬组织替代材料，目前已成功应用于牙科、整形外科和上颌面重建等领域。胶原蛋白是一种天然高分子材料，具有很好的生物相容性及自降解性能，并且由于其本身就是一种细胞质基质，具有低免疫原性、止血作用和促进细胞增殖等作为骨修复材料的优点，已被广泛应用于医学临床。然而，与人体骨组织相比，这两种骨修复材料在力学性能上均存在不足之处，强度低、脆性大、韧性差，一般只能作为骨填充材料或是应用于非承力部位。

为了解决这个难题，目前对于复合材料的研究越来越广泛，且取得了较好的进展。魏坤等（专利号CN 201210034763.9）采用冷冻干燥法合成了一种羟基磷灰石/PLGA/壳聚糖三维多孔支架，制备出的材料具有三维连通的多孔结构，且表面有一定的粗糙度，有利于细胞黏附增殖；陈庆华等（专利号CN 201110337162.0）采用仿生矿化法制得一种羟基磷灰石、透明质酸钠和魔芋葡甘聚糖多孔支架复合材料，制备工艺简单、反应条件温和，制得的复合材料具有三维多孔结构及一定的力学强度；陈玉云等（专利号CN 201110384989.7）采用发泡法结合冷冻干燥的方法合成了一种硫酸软骨交联胶原蛋白/羟基磷灰石复合支架材料，该多孔支架材料孔隙可调，且通过加入交联剂，增加了支架的力学强度。这三种材料均具有三维多孔结构以及一定的力学强度，但是，也同样存在着韧性不足的问题，容易造成支架材料的脆性断裂。

而今，纤维作为骨支架材料在医学领域的研究及应用备受关注，其中以本身就作为细胞外结构基质骨架的胶原蛋白纤维有着更突出的应用前景。以胶原蛋白为原料采用非织造成型工艺合成的胶原蛋白纤维不仅具有三维的大孔结构，有利于细胞粘附、生长和增殖，并且显示出了很强的韧性和强度。但是，不可忽视的是，由于人工骨移植之后可能会引发相关的疾病问题，这就需要我们开发新型的功能材料体系来减少细胞毒性，以增加其生物相容性。

目前，磁性生物材料在生物医药领域也已经表现出了独特的优势和潜在的应用前景，其中以锶铁氧体为代表的磁性材料的性能更为突出。锶铁氧体不仅具有很好的生物相容性，还可以在磁场诱导下对特定部位进行药物输送，能够刺激骨组织修复、改善局部血液循环；不仅如此，该材料还可以作为热种子材料对癌症细胞进行治疗，通过温热疗法杀死肿瘤部位的癌细胞，而正常细胞不受伤害。因此，为了达到骨支架材料对于骨缺损的修复及相关治疗要求，本发明通过将磁性锶铁氧体引入羟基磷灰石，然后与胶原纤维复合，一方面使复合材料具有很好的生物学性能、一定的机械强度和韧性，以及三维有序的大孔结构，以利于对人体骨组织的修复；另一方面，通过加入磁性粒子不仅可以增加材料的生物相容性，而且可以对人体病变细胞或癌细胞进行药物治疗。

发明内容

本发明的目的在于克服单一骨修复材料性能的不足，并引入一定的功能粒子，提供一种锶、铁掺杂羟基磷灰石/胶原纤维复合支架材料及制备方法，以得到一种具有优良的生物学性能、力学性能、以及一定的药物治疗功能的骨修复复合支架材料。