[发明专利]一种骨组织工程用多孔SiO2/双相磷酸钙复合支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种骨组织工程用多孔SiO₂/双相磷酸钙复合支架的制备方法，属于生物医学材料技术领域。

背景技术

组织工程(Tissue Engineering，TE)是一种新兴的跨学科领域，它涉及应用工程学和生命科学的原理和方法来了解正常和病理的哺乳类组织的结构-功能关系，以及研究生物替代品以恢复、维持或改善其功能。1995年，Crane系统提出概念的骨组织工程，成为组织工程研究领域中的热点。骨组织工程研究的内容主要是种子细胞、支架材料和激活物三个部分，其中支架材料是最重要的部分，它指的是能与种子细胞相结合并植入生物体内的材料，能够提高那个细胞的附着以及成为其代谢的场所，同时该支架材料的形态和功能直接影响着所构成的组织的形态和功能。目前研究较多的骨组织工程支架材料可分为天然材料、合成高分子材料和生物活性陶瓷材料三大部分。其中，生物陶瓷材料由于其优良的生物相容性、与骨有相似的组成成分、具有骨传导性、与骨组织形成化学键结合等生物学性能，得到越来越多的材料研究者及医疗专家的青睐。常用的生物活性陶瓷材料主要有羟基磷灰石（hydroxyapatite，HAP)，β一磷酸三钙(β-tricalcium phosphate，β-TCP)等。

羟基磷灰石（HAP），分子式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，是一种易溶于酸，难溶于碱，而微溶于水，在水中呈弱碱性的脆性材料，其Ca/P比为1.67，是人体骨和动物骨骼的主要无机成分。HAP中的钙和磷会游离出材料表面，被机体组织吸收而导致降解，而且降解后不会在人体内留下异物。因为可与骨形成较强的键合，产生骨基质胶原，促进骨骼生长，形态稳定，羟基磷灰石被认为是目前性能较好的骨组织工程用生物材料。β-磷酸三钙，分子式为Ca₃(PO₄)₂，简称β-TCP，钙原子与磷原子的比值为1.5，与骨组织的钙磷比相接近，且多孔β-TCP材料可以提供较大的比表面积，有利于细胞在材料上的生长、繁殖和分化。它的组成成分Ca、P、O与自然骨中的无机成分相似，生物相容性好，植入体内后在生命机体中很容易降解，降解的元素Ca，P能够进入活体体液中并参与循环，对新骨生成有促进作用。因此，β-磷酸三钙成为一种潜在的综合性能优良的组织工程支架材料。

双相磷酸钙是目前最常用的骨组织工程支架材料，它是β-TCP和HAP的混合物，是一种具有网状结构的生物活性材料，其中，β-TCP和HAP可按不同比例混合。双相磷酸钙材料可促进细胞粘附及增殖，具有良好的生物相容性，并且，其同时具有β-TCP和HAP的特性，使β-TCP的易吸收性和HAP的支架作用产生协同效应，所以，其可控降解性能和成骨性能比单一钙磷陶瓷材料要更好。而且，双相磷酸钙的成骨性可以通过调控材料的晶体微结构得到改善。研究表明，具有三维多孔结构的双相磷酸钙陶瓷支架，可通过调节HAP/β-TCP的比例使得该支架材料在一定条件下具有骨诱导性。

硅溶胶是由无定形的二氧化硅胶体粒子在水中分散形成的二氧化硅的凝胶体系，其粒径大小为几个纳米到数十个纳米。它的表层由硅烷醇基(-Si-OH)和羟基(-OH)覆盖，而内部为硅氧烷(-Si-O-Si-)网络。硅溶胶作为粘结剂，可以提高支架的力学强度，而且对多孔支架的孔洞结构影响不大。研究表明，纳米颗粒表面涂覆二氧化硅涂层能够显著降低基体材料的细胞毒性；二氧化硅多孔支架具有良好的生物活性和成骨细胞分化性能。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种骨组织工程用多孔SiO₂/双相磷酸钙复合支架的制备方法。本方法以双相磷酸钙多孔支架为基体，硅胶为第二材料复合制得的多孔SiO₂/双相磷酸钙复合支架，所述多孔复合支架具有不规则通孔和规则直通孔相结合的孔洞结构，具有良好的贯通性和生物活性。通过激光成型技术和泡沫浸渍法制备得到双相磷酸钙生物支架。本发明通过以下技术方案实现。

一种骨组织工程用多孔SiO₂/双相磷酸钙复合支架的制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将碳酸钙和磷酸分别按照化学计量Ca/P=1.5以及化学计量Ca/P=1.67混合沉淀分别制备得到β-磷酸三钙和羟基磷灰石，将β-磷酸三钙和羟基磷灰石按照质量比为70～85：15～30混合均匀得到双相磷酸钙前驱体粉体；