[发明专利]一种载银离子具有力学梯度的人工骨支架的制备方法

说明书

本发明提出一种载银离子具有力学梯度的人工骨支架的制备方法，采用生物三维挤压成型机快速成型方法，将载银离子的珊瑚羟基磷灰石与聚乙烯醇和丝素蛋白混合分别形成皮质骨和松质骨的材料，利用计算机处理人工骨支架三维CAD模型，将生物黏结剂与两种粉末按不同比例混合后分别装入不同的生物三维挤压成型机储液仓中，通过挤压成型得到一种具有力学梯度性能，具有抗感染特性，生物相容性好的的高度仿生骨支架模型。不仅增强了骨支架的机械强度，通过符合个性化要求的生物力学提高病灶缺损处的支撑稳定性，有效改善患处周围受损神经的恢复，而且载银离子还能提高生物材料的成骨潜能和生物相容性，避免对患处产生额外的毒副作用与炎性反应，并促进成骨细胞在植入骨支架上的再生作用。

技术领域

本发明涉及医用人工骨移植材料的技术领域，具体涉及一种载银离子具有力学梯度的人工骨支架的制备方法。

背景技术

骨骼是人体运动系统的重要组成部分，起着支撑、保护身体的作用。但骨骼疾病是现代社会影响人们身体健康的重要疾病之一。骨缺损是目前一种常见的骨骼疾病，而利用骨移植手术进行骨修复是治疗骨缺损的重要方式之一。

骨修复材料是进行骨移植、修复骨缺损的重要材料。传统骨移植多采用自体骨或者异体骨进行移植。自体骨虽然一直是进行骨修复和移植的理想材料，但存在供体不足、患者的二次损伤、出血量高、供骨部位容易出现并发症等缺点。而如果用异体骨取代自体骨移植则存在着出现排斥反应等风险，因此，利用人工骨来代替天然骨进行骨移植的研究越来越受到科研人员的重视。

天然骨是一种具有梯度结构的纳米级多孔复合材料，外层是起支撑作用的密质骨，逐渐向髓腔过渡是孔径从几百微米到几毫米的松质骨，天然骨的这种梯度结构，使其具有良好的生物力学性能。骨组织主要由羟基磷灰石与胶原两大部分组成。羟基磷灰石是一种无机物质，其具有良好的生物相容性和生物活性，植入骨组织后能在界面上和骨形成很强的化学性键合，具有骨传导和骨诱导性。

聚乙烯醇(PVA)为类似天然软骨组织的多孔结构亲水性物质，作为无毒副作用的生物胶水用于支架材料的粘结，具有优异的润滑性、生物相容性及弹性模量，且材料本身弹性高、易于成型，与天然骨关节的吸收和渗出体液的力学性能相近，广泛应用于软骨组织工程、细胞载体、药物控释系统等生物医学领域中。

丝素蛋白(SF)源于蚕丝脱胶而得的纤维状蛋白质，由18种氨基酸构成，因其独特的亚单元结构，使表面存在的大量羟基、羧基和氨基等活性基团易与高分子材料交联进行化学改性，从而改变材料表面的电荷性，具有优异的生物相容性、弹性回复率和药物缓控释等特性，可作为智能水凝胶材料用于载药组织工程骨支架中高效载药。并且SF可通过反复冷冻-融化的方式增加SF的β-折叠结构使其具有更好的力学性能，在达到增韧效果的同时可负载更多生长因子，促使成骨细胞的粘附和增殖，加速缺损组织修复。

人体骨骼是一种矿物质化的高密度结缔组织，根据骨骼内、外空间结构的不同分为皮质骨和松质骨。骨松质分布于长骨的两端、短骨、扁骨及不规则骨的内部，由许多针状或片状的骨小梁互相交织构成蜂巢状立体结构，有利于维持骨骼的坚硬度及立体形态，承受较大的重量和抵抗压力。工程骨支架作为可替代人体骨骼的功能化仿生骨支架，为满足个性化骨缺损修复和药物缓控释的要求，支架的空间结构和力学特性应与人体各部位骨缺损处所需的力学强度和生物特性相符合，单一结构支架的力学性能、生物相容性、载药性等均无法达到理想的治疗和修复能力。目前也尚无报道利用载银离子珊瑚羟基磷灰石和聚乙烯醇制备人工骨支架外层皮质骨，同时利用载银离子珊瑚羟基磷灰石、聚乙烯醇和丝素蛋白制备人工骨支架内层的松质骨，从而形成具有力学梯度且具有抗菌性能的人工骨支架。

发明内容

本发明的目的是提供一种载银离子具有力学梯度的高度类似天然骨的人工骨支架的制备方法。