[发明专利]一种硅酸钙/硅酸镁生物骨多孔植入物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硅酸钙/硅酸镁生物骨多孔植入物及其制备方法和应用，属于生物医学材料技术领域，制备得到的多孔植入物以硅酸钙和硅酸镁作为植入物的基体，通过计算绘制三维模型，利用数字光处理技术实现坯体的成型和高温脱脂、烧结得到多孔基体，利用聚乙烯醇溶液作为粘结剂，加入提前制备的聚己内酯（PCL）粉末颗粒，得到表面涂层材料，将植入物放入到涂层材料中，充分搅拌后烘干，然后使用水浴加热至PCL完全熔化至表面，最终制得所述多孔植入物。所述方法够实现多孔结构的设计，具有一定的生物活性和可降解性，能够应用于骨组织工程，作为骨填充物、骨修复材料或者作为体外细胞培养的支架。

技术领域

本发明属于生物医学材料技术领域，涉及一种硅酸钙/硅酸镁生物骨多孔植入物及其制备方法和应用。

背景技术

作为人体最重要的组织之一，骨的重要性不言而喻。近些年来，在多方因素的影响下，骨缺损病例日创新高，已经成为危害人类健康最重要的病症之一。人体骨组织具有一定的自修复能力，但对于超过临界值的骨缺损必须使用适当的骨填充物来配合治疗。传统的骨修复手段有自体骨移植与异体骨移植，但自体骨移植存在二次伤害和骨源有限的问题，而异体骨移植则存在人体排异反应以及传播疾病的风险。基于传统修复手段的缺点，人工骨修复材料成为了关注的焦点，研究人员致力于制备出具有一定力学性能、良好的生物相容性、适当降解性以及良好的骨传导和骨诱导性的新型骨修复材料，在填补骨缺损的同时促进新骨的形成。

硅酸钙作为生物陶瓷材料的一种，具有良好的生物活性和生物可降解性。硅酸钙陶瓷溶解释放出的钙、硅离子可以有效促进成骨细胞的增殖分化以及新生血管的生成。通过模拟体液浸泡实验发现，硅酸钙陶瓷可以诱导类骨羟基磷灰石层的形成进而与宿主骨组织形成牢固键合，且诱导沉积速率快于大多数生物活性玻璃和生物陶瓷。细胞培养实验表明，骨髓间充质干细胞可以在硅酸钙陶瓷表面黏附、增殖和分化，表明其具有良好的生物相容性。在体内修复实验中，硅酸钙陶瓷展现了良好的骨传导性和骨诱导性，可以有效促新生骨组织生成。尽管硅酸钙陶瓷优势明显，但较差的力学性能以及过快的降解速率仍然是其在临床上应用的阻碍。

镁（Mg²⁺）是人体必需的元素之一，主要分布于骨骼和牙齿中。作为人体中非常重要的微量元素，镁还与肌肉、骨骼、心脏及神经功能密切相关。镁离子在骨代谢中发挥着关键作用，可以通过影响成骨细胞和破骨细胞的活性来促进骨组织生长，研究人员发现向骨修复材料中掺杂镁元素可以有效促进成骨细胞的黏附、增殖。同时有研究证实镁离子可以通过增加成血管基因的表达以及维持内皮细胞的功能，从而促进血管的生成。基于镁离子以及硅酸基生物陶瓷的优良性能，研究人员考虑将硅酸镁作为一种骨修复材料。硅酸镁材料不仅制备简单，而且具有良好的生物活性、生物相容性以及优良的促成骨活性和促血管活性，同时大的比表面积和孔体积使其在药物递送系统中展现出巨大的优势，在治疗骨缺损等骨科疾病中拥有良好的应用前景。

3D打印是增材制造技术的一种，可以根据骨缺损患者需求，快速制备出具有特定复杂结构的骨修复支架。为了达到治疗的目的，除了要求支架具有一定的力学强度、良好的生物相容性以及适当的降解速率，支架中的多孔结构对于骨修复也起到至关重要的作用。相互贯通的多孔结构，不仅有利于成骨细胞的增殖和迁移，还促进了血管的快速长入。虽然传统的制造方法，如气体发泡法、造孔剂法以及冷冻等也可以制造出具有多孔的结构的骨修复支架，但孔道不贯通和孔道尺寸不可控等缺陷限制了其在骨修复领域的发展。于是，3D打印技术凭借其在生产速度、精度以及人性化医疗方面无可替代的优势成为了研究的热点，而随着生物材料科学的发展以及加工工艺的完善，相信该技术也会逐渐走向成熟。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明提供一种硅酸钙/硅酸镁生物骨多孔植入物及其制备方法和应用，所述方法能够实现多孔结构的设计，制备的得到的支架具有一定的生物活性和可降解性，能够应用于骨组织工程，作为骨填充物、骨修复材料或者作为体外细胞培养的支架。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种硅酸钙/硅酸镁生物骨多孔植入物的制备方法，包括以下步骤：