[发明专利]一种生物活性骨修复支架及其制备方法

说明书

本发明公开一种生物活性骨修复支架及其制备方法，该生物活性骨修复支架以可降解聚合物为基体，硅酸镁锂和镁为增强相，按照质量百分比包括：硅酸镁锂5～15％、镁10～30％、可降解聚合物55～85％。其制备步骤如下：1)硅酸镁锂水凝胶的制备；2)混合料制备；3)3D打印原材料颗粒制备；4)3D打印生物活性骨修复支架。该支架内外结构可定制化设计，有机溶剂零添加，多成分的界面结合良好，可满足松质骨力学强度要求(0.2～80Mpa)，功能离子的自响应缓释诱导支架表面羟基磷灰石的沉积，可协同修复骨及软骨损伤，实现了生物活性骨修复支架的个体定制化制备，拓宽其在骨及软骨损伤的康复治疗等领域的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种生物活性骨修复支架及其制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

骨移植支架为关节骨修复和再生提供了新思路，全世界每年约有220万骨支架用于骨科手术，主要用于刺激新骨形成，以替换和再生由于关节创伤、疾病感染而导致的骨缺损。骨科内植入产品，主要包括脊柱类产品、创伤类产品、人工骨关节产品等。目前，关节类、创伤类和脊柱类是中国骨科医疗器械三大主流类别产品，随着老龄化到来，骨关节损伤修复将是未来增速最快的领域。

鉴于关节软骨的自愈能力较差，关节软骨损伤是骨科和运动医学中最具挑战性的问题之一。普遍而言，关节软骨缺损往往会扩展深入到软骨下骨组织，而且关节软骨与软骨下骨之间的紧密相互作用对软骨-骨界面的维持至关重要。因此，有效的治疗骨软骨缺损的策略是实现软骨和软骨下骨组织的共同再生。目前，磨损性关节置换术、软骨钻孔术和自体软骨细胞移植等方法，已被用于治疗关节软骨损伤患者，但是这些方法的治疗效果都不尽如人意，不能同时实现软骨及软骨下骨的共同修复再生。目前，在支架结构设计方面，有关于双层修复支架的研究，但是多支架之间的结合强度有待增强，而且多支架的界面不能完全模拟存在生物学特性差异的软骨及软骨下骨组织之间的复杂结构。在支架的选材方面，许多天然和合成的生物材料，如胶原蛋白、不锈钢、钛合金、磷酸三钙和硅酸盐生物活性玻璃，已被用于制造骨缺损再生支架，但是这些支架不具备促骨及软骨双重功能导向的治疗效果，而且在力学支撑强度上不能满足要求。专利“3D 打印PCL-Li骨修复支架及其制备方法”(CN108926742A)设计中原材料中含有有机溶剂，生物安全性值得注意，另外，聚合物PCL的力学性能远低于人体骨的力学强度要求，特别是多孔结构的存在进一步降低了聚合物支架的力学支撑强度。专利“一种3D打印PCL-PDA-锂离子骨修复组织工程支架及制备方法”(CN108939148A)设计中PDA与PCL基体的界面结合不可控，二者均为聚合物力学性能难以保证，而且在服役承载变形过程中PDA变形能力受限易脱落；Li⁺可吸附于PDA表面，但是达到饱和状态后改变溶液浓度、反应时间仅能维持反应的动态平衡，对支架表面Li的负载量基本无影响，进而难以通过表面Li的含量实现释放速率的调控，另外缺少促骨细胞增殖生长的功能离子的协同释放，难以实现关节软骨的损伤修复。因此，亟需开发满足促软骨及软骨下骨同步康复治疗要求的具有双重生物活性的骨科植入支架材料，以及可在服役过程中自响应的骨修复支架的制备工艺。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种生物活性骨修复支架及其制备方法，该支架内外结构可定制化设计，有机溶剂零添加，多成分的界面结合良好，可满足松质骨力学强度要求(0.2～80Mpa)，实现了功能型骨修复支架的材料设计，以及服役过程中功能离子自响应释放、磷灰石的沉积矿化，并且解决了关节损伤修复过程中软骨及软骨下骨不能共同修复的难题。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供了一种生物活性骨修复支架，该生物活性骨修复支架以可降解聚合物为基体，硅酸镁锂和镁为增强相，按照质量百分比包括：

硅酸镁锂 5～15％，

镁 10～30％，

可降解聚合物 55～85％。

其中：