[发明专利]一种用于促进骨再生的生物材料、制备方法及应用

说明书

大块骨缺损是骨科常见症状，单独使用合成生物材料通常不能在临床上显著再生出新骨，因为合成生物材料通常缺乏自体骨移植物的骨诱导能力。本发明提供一种诱导和促进骨组织修复和再生的活性生物材料，所述的活性生物材料由单一材料组成或者由多种材料混合组成，并且其中至少有一个材料具有开放腔体三维微结构和纳米结构，所述的微结构能促进或诱导骨细胞分化，并且在植入到体内骨缺损位置后，在所述的微结构中会有自发的新的骨组织生成。所述的生物材料具有特殊微结构，在植入体内后，会有明显的促进新骨组织形成能力。

技术领域

本发明涉及骨修复材料，更具体地，涉及一种用于促进骨再生的生物材料及其制备方法和应用。

背景技术

大块儿骨缺损是常见症状，可由创伤，恶性肿瘤，感染和先天性疾病引起。临床上，需要骨再生或者扩增以治愈这种骨缺损。脊柱融合手术也需要大块儿新骨生成。尽管多年的发展，获得可靠和可预测的骨重建仍然是个挑战。自体骨移植物（来自患者体内的骨）是治疗的金标准，但是受到取骨量的限制，并造成手术时间增加以及供体部位的额外创伤及长期疼痛等问题。同种异体移植物（来自供体）是广泛使用的骨移植物，但是它们活性有限，并具有传染疾病以及免疫免疫反应等风险。合成骨移植替代材料具有诸如一致的质量，安全性和良好的生物相容性等优点，但它们通常用作惰性或仅仅有骨传导作用的植入物。单独使用合成生物材料通常不能在临床上显著再生出新骨，因为合成生物材料通常缺乏自体骨移植物的骨诱导能力。在实践中，目前的合成骨替代物通常与自体骨，成骨细胞或成骨生长因子混合，以实现大块骨的可靠重建。因此，需要提供一种新的和改进的骨诱导生物材料类，其具有诱导骨形成并从而增强骨修复和再生的能力。

发明内容

本发明的目的在于，克服传统材料的局限，在单独使用时，也具有显著的促进新骨再生的功能，另外一个目的在于，提高目前的骨材料的新骨再生的促进功能。

根据以上目的，本发明首先公开一种用于促进骨再生的生物材料，所述的生物材料的表面具有开放腔体三维微结构，腔体深度不小于5微米，由单一开口并且开口面积不大于3mm²。这种微结构的功能在于能促进或诱导成骨细胞分化，并且在植入体内后，广泛分布的三维微结构会自发形成广泛的成骨中心，以每个成骨中心为中心进而在材料骨传导的作用下，较快的实现骨再生和修复。

所述的活性生物材料由单一材料组成或者由多种材料混合组成，并且其中至少有一个材料具有开放腔体三维微结构，所述的微结构能促进或诱导骨细胞分化，并且在植入到体内骨缺损位置后，在所述的微结构中会有自发的新的骨组织生成。

优选的，所述具有开放腔体三维微结构的材料为无规则形状或者规则形状，该材料可作为单一组分构成所述的生物材料，或者混合其他材料一起构成所述的生物材料。

优选的，所述腔体的几何形状可以是任意三维形式，并且所述的腔体有且仅有一个开口，开口可具有任意几何形状，并且开口面积不超过3 平方毫米，并且从开口处到腔体内最深处的深度范围是5-2000微米。

优选的，所述腔体从开口处到腔体内最深处的深度范围是50-1000微米，并且开口面积不超过0.8平方毫米。

优选的，所述腔体从开口处到腔体内最深处的深度范围是100-500微米，并且开口面积不超过0.05平方毫米。

优选的，具有开放腔体三维微结构是由一个壳包围而形成的，并且所述的壳的厚度为5-5000 微米。

优选的，所述的壳具有纳米微孔结构，并且微孔的直径范围是0.1-500 纳米。

优选的，所述活性生物材料的表面和内部具有预先成型的尺寸不小于10微米的连通的孔隙结构，适于细胞在所述材料表面和内部迁移。

优选的，所述活性生物材料的表面和/或内部还具有纳米尺寸的孔隙，该孔隙的宽度为20-200纳米。