[发明专利]一种兼具力学适配性和成骨活性的骨植入体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种兼具力学适配性和成骨活性的骨植入体及其制备方法，该骨植入体的制备方法包括以下步骤：1)制备硅烷化的多孔钛合金支架；2)合成甲基丙烯酸酐改性明胶；3)甲基丙烯酸酐改性明胶水凝胶和多孔钛合金骨架的复合。本发明的骨植入体中含有3D打印的低模量、高强度多孔钛支架支撑结构，且多孔钛支架孔隙内复合有水凝胶，为细胞构建了类似体内的三维微环境，可以调控骨髓间充质干细胞的协同成骨分化和血管生成。

技术领域

本发明涉及一种兼具力学适配性和成骨活性的骨植入体及其制备方法，属于生物医学材料技术领域。

背景技术

骨是人体承重和运动的主要器官，而由创伤、畸形、肿瘤、退行性病变等因素导致的骨缺损十分常见。据不完全统计，我国每年新增的骨缺损病例高达300万，严重影响人们的生活质量与寿命。目前，小范围的骨缺损可通过多种手段进行治疗，但对于承重部位大段骨缺损的修复与重建仍是世界难题。

目前，治疗骨缺损的方法有自体骨移植、异体骨移植、可降解生物材料移植、医用金属材料移植等。自体骨移植的效果虽好，但来源有限，而且会给患者带来不必要的二次创伤；异体骨移植存在免疫原性、致病性等缺点；可降解生物材料移植在临床上已有比较广泛的应用，具有生物相容性良好的优点，但存在机械强度不够的缺陷，只能应用于小范围、非承重部位骨缺损的治疗；医用金属材料移植是目前临床上唯一可行的大范围、承重部位骨、关节缺损的治疗方法，具有生物相容性良好、机械强度高等优点，但长期临床应用亦暴露出不少问题，其中的关键问题之一就是植入物与宿主骨组织之间的界面整合效果不理想以及功能性供血不足，从而易引发炎症、骨吸收等并发症，最终导致植入物失效，使得植入物的服役寿命不能很好地满足临床应用的要求。医用金属材料移植易引发炎症、骨吸收等并发症的原因在于：植入体与骨组织的力学性能不匹配，成骨活性差以及功能性供血不足，导致骨的整合不理想。

因此，研发一种新型骨修复材料，使其既具有理想的机械强度和与人体骨组织相匹配的弹性模量，又具备成骨活性、促血管生成等功能，对于大范围、承重部位的骨缺损治疗具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具力学适配性和成骨活性的骨植入体及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种兼具力学适配性和成骨活性的骨植入体的制备方法，包括以下步骤：

1)根据设计的模型3D打印多孔钛支架，再对多孔钛支架进行氧等离子体表面处理、硅烷偶联剂溶液浸泡处理，得到硅烷化的多孔钛合金支架；

2)将明胶溶解在PBS缓冲液中，再加入甲基丙稀酸酐，充分反应，再对反应液进行透析，再离心取上层清液进行冷冻干燥，得到甲基丙烯酸酐改性明胶；

3)将甲基丙烯酸酐改性明胶和光引发剂溶解在PBS缓冲液中，再将硅烷化的多孔钛合金支架浸入其中，再置于紫外光源下进行聚合反应，得到兼具力学适配性和成骨活性的骨植入体。

步骤1)所述多孔钛支架上的孔洞直径为300～500μm，孔隙率为60％～85％。

步骤1)中3D打印多孔钛支架所采用的钛合金粉末为Ti6A14V，粉末粒径为15～45μm。

步骤1)所述硅烷偶联剂溶液由3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、pH＝3.5的醋酸、水按照体积比1：(0.004～0.006)：(40～60)组成。

步骤2)所述明胶、甲基丙稀酸酐的添加量比为1g：(0.9～1.1)mL。

步骤2)所述反应的温度为45～55℃，反应时间为2～4h。

步骤2)所述甲基丙稀酸酐通过滴加的方式添加。

步骤3)所述甲基丙烯酸酐改性明胶、光引发剂、PBS缓冲液的添加量比为1g：(0.03～0.04)g：(6～7)mL。