[发明专利]球形介孔硅酸钙/壳聚糖三维多孔支架材料、制备方法及应用

说明书

本发明涉及球形介孔硅酸钙/壳聚糖三维多孔支架材料、制备方法及应用，该支架材料包括壳聚糖和球形介孔硅酸钙，球形介孔硅酸钙附着在壳聚糖形成的大孔孔壁上，球形介孔硅酸钙表面包裹壳聚糖薄膜，形成三维贯通的孔结构，大孔孔径为5～500μm，孔隙率20％～90％；球形介孔硅酸钙的平均表面孔径为2～50nm，比表面积为150～350m²/g。本发明球形介孔硅酸钙/壳聚糖三维多孔支架材料具有优良的生物材料特性和骨诱导性，能够直接置于病灶部位，利于促成骨药物的靶向及缓释作用，在骨修复材料领域具有良好的应用前景，且本发明该支架材料制备方法简单，操作方便，对环境友好。

技术领域

本发明涉及生物材料领域及无机非金属材料领域的人工骨修复材料的制备技术，具体球形介孔硅酸钙/壳聚糖三维多孔支架材料、制备方法及应用。

背景技术

骨组织疾病和缺损对人们的日常生活存在相当大的危害性。骨创伤和骨肉瘤术后造成的局部骨缺损，依靠机体自身的能力是无法修复的，因此，需要借助植入材料辅助破损组织的修复和痊愈。骨组织修复要求生物材料具备优良的生物相容性、骨传导性和骨诱导性，能更好的与天然骨组织适配。目前用于骨修复的生物材料种类繁多，主要包括羟基磷灰石、磷酸三钙、生物玻璃、磷酸钙骨水泥和介孔硅。在骨缺损修复过程中，支架材料的多孔结构能为细胞黏附、细胞代谢产物及营养物质输送提供空间，并且支架材料良好的机械性能和可塑性，能够更好的与天然骨适配。

介孔材料一般指孔径在2～50nm的多孔无机材料，介孔材料以其强大的药物装载和释放性能，广泛应用于材料、药物领域，其中以具有六方排列的柱状孔道结构的MCM-41最为引人注目。MCM-41比表面积可达1000m²/g以上，孔壁表面有活性的硅羟基，可以与有机分子如药物相互作用，有利于与药物结合或进行表面修复。由于介孔材料的比表面积较大，可以在装载促成骨药物或骨形态发生蛋白等生长因子后进行包覆，从而提高药效的持久性。

介孔硅酸钙因有效促进新骨生成的良好的骨诱导性能和生物相容性，较大的比表面积，良好的化学和机械稳定性，可控的结构、尺寸和组成，可调和易于修饰的纳米孔道等，作为药物缓释体系的药物载体用于骨组织修复。

中国专利CN201410804632.3，公开一种介孔硅酸钙镁的制备方法，该方法制备的材料具有较好的力学相容性和抗菌性能，能够刺激骨生长，但是该方法制备的介孔硅酸钙镁的微观结构不规整，团聚现象明显。

壳聚糖(Chitosan,CS)是一种天然的生物可降解多糖，其降解产物为弱碱性的氨基葡萄糖，对人体及组织无毒、无害。壳聚糖具有优异的生物相容性、生物活性、生物降解性。以往制备多孔壳聚糖支架材料的方法有添加造孔剂法、发泡法、泡沫浸渍法及粒子沥滤法等。

中国专利CN200810121129.2公开一种制备三维有序多孔壳聚糖骨修复支架材料的制备方法，该方法成本较低，制备的材料规整度好，孔隙率较高，但是单纯的聚糖的促成骨性能不明显，并且机械强度较低，骨适配性较低。

中国专利CN201710337181.0公开一种促进骨再生天然骨修复材料的制备方法，通过将α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、羧甲基纤维素复合粉末与去离子水混合压制成型得到支架，具有良好的生物相容性和骨诱导活性，但是该支架材料不具备三维多孔结构，不能提供细胞代谢废物和营养物质的运输通道，并且β-磷酸三钙的降解速率过快，无法长期有效的修复骨缺损。

目前，由单一介孔材料或者单一壳聚糖制备形成的支架材料因结构不规整、机械强度低、骨适配度不够等问题，由多种用于骨修复的生物材料制备形成的复合支架材料因多孔结构缺失、降解速度过快等问题，均无法形成理想的用于骨修复的支架材料。

因此，如何开发出一种新型的用于骨修复的支架材料，该支架材料呈贯通的三维多孔结构，结构稳定，机械强度满足骨组织要求，且生物活性高、可降解，并兼具较高的骨诱导性能和药物传递性能，仍是人工骨修复材料领域的热点问题。

发明内容