[发明专利]一种提供能量的骨修复可降解多孔支架及制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种提供能量的骨修复可降解多孔支架及制备方法、应用，本发明将明胶、多元酸及其衍生物、二元醇及其衍生物以及三元醇及其衍生物等通过二异氰酸酯化学交联的方式复合得到能量生物材料溶液，进而通过干燥法得到的多孔支架可避免现有生物材料植入体内引起微环境偏酸性的问题，保持成骨细胞活性，提升了能量生物材料修复受损骨组织的速率。本发明多孔支架可用作外科手术中的骨修复填充材料。

技术领域

本发明涉及生物材料与组织工程技术领域，特别涉及一种提供能量的骨修复可降解多孔支架及其制备方法、应用。

背景技术

生物医学工程中一个重要方面在于支架材料的研究。引入合适支架材料是促进细胞沿着需要的方向分化并形成组织的一个重要因素，这样利于组织的修复。三维多孔的细胞支架不但可以容纳细胞、细胞产物和细胞外基质，更是细胞附着的基本框架和代谢场所，它的形态和功能直接影响其所构成的组织形态和功能。

骨损伤和骨缺损临床上很常见，损伤的骨可用内源骨或外源骨来修复。但无论是内源骨还是外源骨都存在二次手术对患者的创伤等缺点，因此近年来对骨组织工程研究开展的较多。支架材料在骨组织工程中占据了重要的地位，它为细胞生长和组织修复提供了三维支架。理想的骨组织工程支架材料应具有以下五个特点：(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。

目前，多孔复合支架的研究主要集中在生物可降解的高分子复合具有生物活性的陶瓷颗粒。生物可降解高分子—左旋聚乳酸、聚己内酯等具有良好的生物相容性，生物降解性和较好的力学性能，可控的降解性能及可加工性，其降解产物能参与人体的新陈代谢。这使它们成为当前生物医学领域中受重视的材料之一，并已被美国药品食品管理局(FDA)批准用于人体。

但是，聚乳酸、聚己内酯和聚乳酸-羟基乙酸共聚物等聚酯类高分子支架降解产生的羧酸会导致组织微环境的pH降低，不利于细胞生长和血管形成(Sung H J,Meredith C,Johnson C,et al.The effect of scaffold degradation rate on three-dimensionalcell growth and angiogenesis.Biomaterials,2004,25:5735-5742.)；而且，在支架尺寸较大或植入的部位体液循环较弱时，降解产生的酸性物质由于没有足够的体液来缓冲，导致pH显著降低，阻碍骨修复的进行(Agrawal C M,Athanasiou K A.Technique to controlpH in vicinity of biodegrading PLA-PGA implants.Journal of biomedicalmaterials research,1997,38:105-114.)。通过进一步研究发现，与处于正常生理条件下相比，当pH低于6.5时成骨细胞的活性显著降低(Shen Y,Liu W,Wen C,et al.Boneregeneration:importance of local pH—strontium-doped borosilicatescaffold.Journal of Materials Chemistry,2012,22:8662-8670.)，而成骨细胞负责形成新骨，因而在骨修复的过程中避免pH过酸有利于保持成骨细胞活性从而促进骨组织修复再生。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种提供能量的用于骨组织修复再生的可降解多孔支架及其制备方法、应用，解决了现有能量生物材料在体内降解过程中局部微环境偏酸的问题，提升了能量生物材料修复受损骨组织的速率。

一种提供能量的骨修复可降解多孔支架的制备方法，包括如下步骤: