[发明专利]一种可降解金属-有机物复合骨修复材料的制备方法

说明书

本发明涉生物医学工程技术领域，具体涉及一种可降解金属‑有机物复合骨修复材料的制备方法。本发明通过先对可降解金属进行表面改性处理，再使改性后金属与水凝胶预聚液发生聚合反应，制备得到降解速率显著降低，抗压强度和抗压模量显著提高的多孔或网状金属‑有机复合骨修复材料。

技术领域

本发明涉生物医学工程技术领域，具体涉及一种可降解金属-有机物复合骨修复材料的制备方法。

背景技术

交通事故、外伤、肿瘤切除手术、先天性骨骼疾病、骨性关节炎等极易导致致残致畸率极高的大段骨缺损，据统计，骨缺损发病率为5-7％，目前全世界约3亿多人患有由各种原因导致骨缺损的疾病。大段骨缺损再生能力差，如何有效修复这类骨缺损始终是医学界和材料学界尚待解决的难题之一。

外界干预治疗是一种必要且有效的手段，临床上骨缺损治疗方法主要是自体骨移植术和异体骨移植术。自体骨具有良好的成骨能力和极小的免疫排斥反应，是骨缺损修复的“金标准”，但存在供骨量少，多次手术，增加手术及感染风险，创伤大，供骨部位易引起并发症等不足。异体骨移植存在免疫排斥反应、潜在宿主组织感染及组织坏死等明显不足。随着再生医学及生物材料的发展，仿生设计一种可以替代修复骨缺损的新型功能材料为治疗骨缺损提供了可行的方案。理想的骨修复材料应具备以下性能：1、具有良好的生物相容性及安全性；2、应具备一定的力学强度，为具有一定承力部位的骨缺损提供力学支撑；3、具有较好的成骨活性，诱导骨再生；4、具有可降解性且降解速率可调控；5、具有一定的仿生微纳多孔结构为新骨及血管长入提供空间。

当前，大量的骨修复材料被广泛报道，种类繁多，旨在提供成骨活性、力学强度或两者协同增强。如陶瓷类骨修复材料，陶瓷/高分子骨修复材料、陶瓷/水凝胶复合骨修复材料等；高分子类骨修复材料，如高分子/生物活性玻璃复合材料、含镁高分子骨修复材料等；水凝胶类材料、微纳纤维支架、3D打印支架、多孔金属支架等，这些材料均在一定程度上表现出良好的骨修复效果，并表现出良好的应用前景。其中，以天然多糖为基材制备的水凝胶具有良好的生物安全性，生物相容性、可降解性、仿细胞外基质结构等特性，使这类材料在骨缺损修复中优势明显，因而被广泛用于骨修复材料研究并成为近年来研究热点。但单一天然多糖水凝胶力学强度不足，难以用于具有一定承力部位骨缺损修复。

可降解金属，如镁基合金及锌基合金是潜在的骨修复材料，是近年来研究的热点。镁和锌元素是人体必需元素，参与人体多种重要的代谢过程。镁合金及锌合金具有与人体皮质骨相匹配的弹性模量，可为骨缺损部位提供力学支撑并避免其他不可降解金属由于应力过大导致的应力遮挡效应。镁合金及锌合金在人体内可降解，降解过程中产生的镁离子或锌离子在适宜浓度下具有良好的成骨及成血管活性。虽有以上优势，但块体可降解金属难以直接用于骨缺损修复，因为块体金属占据大量空间，影响新生骨及血管长入，且大量块体金属降解后将造成局部大量腐蚀产物堆积影响骨缺损修复。因此，具备多孔结构或网状的可降解金属相比块体金属在骨缺损修复中将更具优势。然而，虽多孔结构利于组织和血管长入，但多孔可降解金属比表面积大，在降解过程中将进一步加速其降解，特别是多孔镁合金。如何有效地减缓多孔可降解金属的降解速率是这类多孔可降解金属实际应用过程中应解决的关键问题。

现有技术可制备多孔或网状可降解金属，但制备成多孔或网状后，由于比表面积增加(与腐蚀介质接触面积增加)将进一步加速其降解，因而如何有效调控多孔或网状金属的降解速率是其实际临床应用的关键，然而有效的调控多孔或网状金属的降解并为骨细胞及血管长入提供良好的微环境(如与仿细胞外基质水凝胶复合)的报道极少。

发明内容

本发明针对现有多孔或网状可降解金属存在的上述问题，提供一种先对可降解金属进行表面改性处理，再使改性后金属与水凝胶预聚液发生聚合反应，从而制备得到可降解金属-有机复合骨修复材料的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种可降解金属-有机物复合骨修复材料的制备方法，包括以下步骤：