[发明专利]一种3D打印的人工骨膜、人工骨、人工骨骼及其制备方法

说明书

一种3D打印的人工骨膜、人工骨、人工骨骼及其制备方法。3D打印的人工骨膜是以海藻酸钙复合纳米级猪交联胶原纤维为材料，根据患者骨缺损部位所需骨膜的形状经3D打印制成；其中，海藻酸钙与纳米级猪交联胶原纤维的质量比为1∶(1～5)。3D打印的人工骨由人工骨材料依据患者骨缺损的形状用3D打印机打印而成；人工骨材料由以下成分制成：纳米级猪交联胶原纤维，1～6wt％；纳米级羟基磷灰石，3～4wt％和可降解生物级载体材料，90～96wt％。3D打印的人工骨骼由3D打印的人工骨和3D打印的人工骨膜组成。

技术领域

本发明属于医学材料技术领域，具体涉及一种3D打印人工骨和骨膜修复材料及其制备方法。

背景技术

近年来，由于交通运输业、采矿业、建筑业的快速发展，造成的高能量骨骼损伤。临床上先天性疾病、感染疾病、肿瘤、外科手术等造成的骨骼异常和骨骼损伤也十分常见。骨骼主要由骨膜和骨两部分组成，估计我国每年有1200万骨科病例需要植骨或骨膜。在骨骼缺损填充医用材料领域，长期以来，自体骨、自体骨膜和异体骨是临床上治疗骨骼缺损的常用植骨材料。尽管自体骨移植存在来源有限和造成供骨区的多种并发症问题，但因其具有骨诱导又兼有骨遗传功能，一直以来被作为骨缺损治疗的“金标准”；异体骨片尚不能完全克服移植后的免疫排斥反应，有潜在的病源传播危险，同时存在医学伦理学方面的障碍。

为了克服其移植所带来的问题，人工骨材料的使用一直备受关注，欧美国家近年自体骨和异体骨相比于人工骨材料的使用正趋于明显的下降趋势，例如磷酸钙骨水泥、丙烯酸酯类骨水泥、羟基磷灰石、生物活性玻璃、生物陶瓷、组织工程骨和胶原纤维材料等作为骨缺损的主要治疗手段，已广泛的应用在骨缺损的治疗领域。其中羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)和动物胶原纤维是用于骨组织修复的最重要的一种生物陶瓷，羟基磷灰石(HA)的化学成分与人体硬组织的无机质成分极为相近，化学式为Ca(PO)(OH)。迄今来自动物解聚的胶原纤维，实际上是胶原蛋白，已失去了胶原纤维天然结构，与人体骨组织的胶原纤维束结构不同。将动物解聚的胶原纤维与HA制备成不同形状和尺寸的人工骨植入人体，可在较短时间内与人体组织形成紧密的生物结合，进而长成一个整体，但未有研究结果证实其生物相容性和生物活性。

然而，植入块状HA人工骨修复骨缺损，当其表面缺乏骨膜时，降解速度非常缓慢，并且力学性能不够理想，脆性大，塑形不佳，难以推广使用。其它人工骨及骨膜修复材料也都存在一定的缺陷和问题，如生物相容性、机械强度、生物降解性、骨诱导活性等方面仍然有待提高。

目前，引导性骨再生(guided bone regeneration，GBR)技术是将引导组织再生膜材料放置于骨缺损区和软组织之间，利用膜的屏障作用构建利于骨组织生成的相对封闭的环境[1.Caballé-SerranoJ，Munar-FrauA，Ortiz-Puigpelato，et al.On the search ofthe ideal barrier membrane for guided bone regeneration[J].J.Clin Exp Dent，2018，10(5)：e477-e483.2.ElgaliI，TurriA，XiaW，et al.Guided bone regenerationusing resorbable membrane and different bone substitutes：Early histologicaland molecular events[J].Acta Biomater，2016，29：409-423.]，以实现骨缺损区的骨再生，其广泛应用于颌面骨缺损的修复再生。改性的猪胶原蛋白膜因其较好的生物相容性、合适的降解速率等优势可以满足组织再生的要求而被广泛应用于临床。但猪胶原蛋白膜存在以下不足：此类材料植入宿主后吸收时间长，一般为5-8个月，常导致周围纤维化、慢性炎性反应，骨再生效果不佳。