[发明专利]一种多级仿生矿化胶原基颅骨修复植入体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多级仿生矿化胶原基颅骨修复植入体及其制备方法，其中植入体包括：构成框架结构的仿生致密骨，由质量比为2:1～1:4的矿化胶原和医用高分子材料加热混合后冷却成型；以及包裹所述框架结构的仿生多孔骨，由质量比为2:1～1:4的矿化胶原和医用高分子材料制成的混合悬液冻干而成，且仿生多孔骨具有微米级连通孔隙，孔径分布为5～500μm，孔隙率为60～90％。本发明通过将仿生致密骨和仿生多孔骨相结合制成多级仿生矿化胶原基颅骨修复植入体，其中框架结构的仿生致密骨具有高力学强度，用于提供力学支撑；仿生多孔骨具有微米级连通孔隙，可以诱导新骨快速长入，整体上实现了从纳米尺度到微米尺度的逐级仿生。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种多级仿生矿化胶原基颅骨修复植入体及其制备方法。

背景技术

颅骨缺损在临床上较为常见，其产生原因可能是颅骨闭合不全、畸形等先天缺陷或者是创伤、肿瘤引起的颅面手术。其通常会引发复杂的并发症：颅骨缺损综合征、感染、脑积水、偏瘫等，更可能引起严重的心理疾病。

临床上通常采用颅骨成形术的方法对颅骨缺损进行治疗。所谓的颅骨成形术即采用手术的方法将生物材料填充到缺损部位，对内部组织起到一定的支撑和保护作用。其中所使用的生物材料种类很多，考虑到颅骨形状要求的特殊性，自体骨或者异体骨这类天然的骨材料来源不足、一般为长骨而难以加工成所需形状，应用受到限制，往往使用具有生物惰性的人工材料，比如：钛合金、生物玻璃、骨水泥 (PMMA)、聚醚醚酮(PEEK)、羟基磷灰石(HA)等。但是这些生物惰性材料在生物力学性能和生物活性方面存在着各类问题，不能满足新一代生物医用材料在组织修复再生领域的要求，尤其是针对颅骨修复这一临床常见且挑战严峻的问题。以最常用的钛合金为例，其力学强度与弹性模量远远高于人体天然骨骼，在临床应用中会使得植入钛合金的周围正常骨产生萎缩，不利于缺损区的修复再生。此外，钛合金的存在会影响到临床上CT成像与核磁成像，无法获知植入后缺损去病情发展的信息。而且由于金属具有高的热导率，很容易造成脑组织的热损伤。除了上述缺点，钛合金以及其他常用骨修复材料具有一个共同的问题，就是不具备足够的生物可降解性能，只是单纯的作为永久植入体，没有骨诱导性，不参与人体新陈代谢，难以实现颅骨缺损的修复再生。

并且，颅骨修复区别于长骨修复有其特殊要求：颅骨的成骨方式为膜内成骨而非软骨成骨，自然条件下速度慢，对材料成骨活性要求高，尤其对于发育中的小儿颅骨修复而言，现有的材料难以满足颅骨快速再生与材料本身降解速率的匹配，同时钛合金等材料的高强度、模量会很大程度上限制颅骨的生长，造成缺损区及其周围正常骨的畸变。

因此，对于颅骨缺损的患者，尤其是发育期的颅骨缺损患者而言，迫切需要一种能够在功能上以及美观上实现颅骨重构的新型修复材料，而现有的技术和产品尚且不能满足临床上此类颅骨缺损患者治疗中，实现颅骨缺损区骨组织再生修复的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有颅骨修复材料难以同时满足修复部位对生物力学性能和生物活性的要求，提供了一种多级仿生矿化胶原基颅骨修复植入体及其制备方法，通过内部压制成型的框架结构保障力学性能，同时又能通过多孔层保障生物活性。

本发明第一方面，提供了一种多级仿生矿化胶原基颅骨修复植入体，包括：

(1)构成框架结构的仿生致密骨，所述仿生致密骨由质量比为 2:1～1:4的矿化胶原和医用高分子材料加热混合后冷却成型；以及

(2)包裹所述框架结构的仿生多孔骨，所述仿生多孔骨由质量比为2:1～1:4的矿化胶原和医用高分子材料制成的混合悬液冻干而成，且所述仿生多孔骨具有微米级连通孔隙，孔径分布为5～500μm，孔隙率为60～90％。