[发明专利]具有多维通道结构的骨修复材料

说明书

技术领域

本发明属于生物医学材料领域，涉及临床应用的骨修复材料，特别涉及具有强度增强的具有多维多孔、且具有缓释治疗作用的骨修复材料。

背景技术

骨缺损在临床中是很常见的疾病，但骨缺损修复仍然是骨科临床中面临的难题，尽管多年来科技工作者在临床骨修复材料的研究制备中做了大量的工作，取得很大进步，但应然存在诸多问题。

自然骨的骨质按照骨板的排列形式和空间结构的疏密不同分为密质骨和松质骨，密质骨致密坚硬抗压抗扭曲能力强，分布于骨的表面，密质骨具有有序的各向异性结构，主要满足于其机械性能需要。骨组织主要是羟基磷灰石沿着胶原纤维长轴矿化而成的具有多孔结构的复合材料，其结构和力学性能表现各向异性。自然骨正是这种各向异性的取向结构，因而具有最佳的力学优势和生理学功能优势。

在骨组织修复中，组织细胞的长入，新血管的生成，营养和代谢物的交换以及支架材料的降解都要求修复材料具有高度的孔隙率和连通率。骨修复材料的多孔结构体系是新骨长入和创伤修复必备条件，没有这些多孔结构，所植入的材料不能完成细胞的爬行和成骨替代过程。孔隙率太低，表面积太小，不利于组织的长入，也不利于支架在体内的降解。因此在保证支架结构的稳定性和力学前提下，修复材料应具有高的孔隙率和连通率。孔的大小也会影响成骨的活动，过小的孔径，没有足够的空间供细胞的生长，影响细胞分泌基质和营养物质的渗入。研究表明15～50μm的孔径可以诱导纤维管组织的长入，50～150μm的孔径可刺激骨样组织的生成，而150～500μm的孔径可以直接诱发矿化骨的生成。太大的孔径会影响材料的力学性能。孔隙不相通会使新骨之间不能相互连接，而缺乏连续性和整合性。同时会使细胞在材料内部均匀分布有利于支架内部均匀一致的组织形成。

专利CN1325734A、CN101297980A、CN1325734A、CN1647826A、CN103830775A虽然也以胶原和羟基磷灰石为主要材料制备的骨修复材料，但也加入了部分有机高分子甚至有毒性的有机溶剂。这些材料存在的普遍的缺点是：(1)胶原纤维材料或矿化胶原材料是无规律和取向性不规则各向，材料分子之间结合力弱，没有足够的机械强度，降解代谢快，不能满足成骨需要；(2)材料的孔径较小，连通率低，普遍存在的问题是新生骨组织只在支架的外缘形成，使细胞很难渗透到支架内部，妨碍了支架内部体液的交换，并最终导致支架材料内部细胞的凋亡，会使新骨之间不能相互连接，而缺乏连续性和整合性，影响大缺损区域的重建。(3)存在有毒物质残留，不利于临床应用。

本发明骨修复材料由多层材料叠加而成，而每层基体材料都具有一定的取向性，该取向性材料的多孔三维结构能很好的实现骨缺损部位与正常骨组织间的力学传递。在植入骨缺损部位初期，骨修复材料能为缺损部位提供一定的力学支撑。这种网格结构既能保证孔隙贯通性，有利于细胞粘附生长以及血管和神经的长入，也便于营养物质的传递和细胞代谢物的排除。

当支架开始降解时，该结构能与新生骨组织之间形成牢固的生物嵌合，也能在降解过程中维持良好的结构稳定性。随着骨细胞以及血管和神经的长入，新骨逐渐恢复自身的生物力学性能，同时材料也逐渐降解，并且降解产物无毒无副作用，并且随着机体的自然生理代谢而排出体外，已完成骨组织的修复和功能重建。

发明内容

为解决人工骨修复材料的力学性能低，孔径小及孔通透率差的缺陷，本发明提供具有多维通道结构的人工骨修复材料，本发明采用如下方案来实现：

具有多维通道结构的骨修复材料，具有层状的基体结构；所述基体结构的一个表面设有若干列凸台Ⅰ，另一表面设有若干列凸台Ⅱ；所述凸台Ⅰ与凸台Ⅱ相间排列；相邻的凸台Ⅰ之间、相邻的凸台Ⅱ之间构成凹槽；垂直于所述凸台Ⅰ的表面设有若干个通孔。

本发明所述通道包括主通道和非主通道：

主通道由凹槽、通孔构成；

非主通道是指除了凹槽、通孔以外的基体结构所具有的孔隙所构成的通道。

作为优选的技术方案，所述材料由至少两层所述的基体结构层叠构成；相邻两层基体结构的凹槽取向基本垂直；逐层基体结构的通孔相应地连通，便于形成纵向通道。

作为优选的技术方案，所述通孔的孔壁临近凹槽处具有裂隙，所述通孔经裂隙与相邻的凹槽连通。

作为优选的技术方案，所述基体结构(冷等静压缩后)的厚度为600～1500μm；所述通孔的直径为180～590μm；所述凹槽的宽度为180～590μm，深度为180～590μm。

作为优选的技术方案，所述每列凸台Ⅰ中，通孔的间距为180～590μm。