[发明专利]仿骨哈弗斯系统生物活性支架及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种仿骨哈弗斯系统生物活性支架及其制备方法和应用，所述仿骨哈弗斯系统生物活性支架包括：中空柱、位于中空柱的中空腔内的网状结构、以及形成于中空柱的实心部分内的一个以上的管，所述生物活性支架的材质为生物活性材料。

技术领域

本发明涉及仿骨哈弗斯系统生物活性支架及其制备方法和应用，属生物材料领域。

背景技术

目前由创伤、炎症、骨肿瘤的手术治疗所导致的大段骨缺损的修复与再生是临床治疗骨缺损的难点之一。而骨组织工程和生物材料相结合的骨组织工程支架是研究骨缺损修复的热点。目前骨组织工程支架主要分为三大类，包括金属支架、高分子支架和生物陶瓷支架[1]，其中生物陶瓷支架由于其优异的抗压强度和生物活性而成为研究大段骨缺损修复的热点材料。制备陶瓷支架材料的工艺有很多种，如传统的造孔剂法、模版法、气泡法等。然而，这些方法都存在着许多不足之处。造孔剂法制备出的支架孔大小不均一，孔道之间不够连通；而模版法和气泡法制备的支架，力学强度又相对较低，无法满足骨修复材料的要求，而3D打印技术制备的生物陶瓷支架由于精度高，形状尺寸高度可控而成为制备复杂结构生物陶瓷支架的首选[2]。但是目前挤出式的3D打印技术仍不能一次性制备出仿骨哈弗斯系统结构的生物陶瓷支架。

以长骨为例，骨的结构包括皮质骨、松质骨以及中央的骨髓腔，皮质骨位于最表层，由紧密排列的骨板构成，成人的皮质骨占骨骼总重的80％，是骨骼承受扭曲应力、弯曲应力和压应力的基础[3]。在内、外环骨板之间有许多纵向圆筒状结构，称为哈弗斯系统(Harversian System)，其中轴是一条纵行的管道，称为哈弗斯管(Harversian Canal)，内有为骨细胞提供营养和氧气的毛细血管[4]。机体的绝大多数组织细胞由血液供应氧气和养料，由于受组织中氧气扩散作用的限制，细胞的存活范围局限于邻近毛细血管100～200μm的区域[5]，因此骨组织的血管化是十分必要的。松质骨由许多片状和针状的骨小梁相互交织成网状结构，这种结构使其具有良好的抗冲击性能，同时松质骨的自我代谢速率快，刺激成骨作用好。

现有技术文献：

[1]Deng C,Yao Q,Feng C,Li J,Wang L,Cheng G,et al.3D Printing ofBilineage Constructive Biomaterials for Bone and CartilageRegeneration.Advanced Functional Materials 2017；27:1703117.

[2]Zhang W,Feng C,Yang G,Li G,Ding X,Wang S,et al.3D-printedscaffolds with synergistic effect of hollow-pipe structure and bioactive ionsfor vascularized bone regeneration.Biomaterials 2017；135:85-95.

[3]Buck DW,2nd,Dumanian GA.Bone biology and physiology:Part I.Thefundamentals.Plastic and reconstructive surgery 2012；129:1314-20.

[4]Wegst UG,Bai H,Saiz E,Tomsia AP,Ritchie RO.Bioinspired structuralmaterials.Nat Mater 2015；14:23-36.

[5]Carmeliet P,Jain RK.Angiogenesis in cancer and otherdiseases.Nature 2000；407:249.。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种仿骨哈弗斯系统生物活性支架及其制备方法和应用。