[发明专利]一种可控降解的多孔磷酸镁骨水泥及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种可控降解的多孔磷酸镁骨水泥及其制备方法和应用。所述磷酸镁骨水泥中复合有明胶微球，所述明胶微球具有多级梯度分布的尺寸和多级梯度分布的交联度。本发明通过将具有不同交联度、不同尺寸的明胶微球组合后复合到磷酸镁骨水泥中，相对于单一交联度和尺寸范围的得到的多孔磷酸镁骨水泥具有特别适宜细胞附着、骨和血管组织的长入以及代谢废物的排出的孔隙结构以及与新骨生长速率相匹配的降解速率，使材料降解与新骨形成平稳交接，调控和优化骨修复过程，提高骨修复效率。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种可控降解的多孔磷酸镁骨水泥及其制备方法和应用。

背景技术

由外伤、骨肿瘤、车祸、先天性疾病等导致的骨缺损一直是困扰和影响人类健康的重要医学难题，易造成骨不连接、延迟愈合甚至不愈合，以及局部功能障碍，需要大量优质骨移植材料以供临床修复。全球每年约进行200万例骨移植，其中自体骨移植因其优异的成骨诱导性、无免疫排斥反应而成为金标准，但其来源有限，二次手术也易带来其他风险；同种异体移植虽来源更广，但存在病原传播和免疫原性问题。因此，人工骨修复材料由于其来源不受限、可对机体组织进行修复与再生、可不断改进等优势，受到研究学者的广泛关注。

磷酸镁骨水泥(Magnesium phosphate bone cement，MPBC)主要由氧化镁(MgO)、磷酸盐、固化液按一定比例配制而成。由于其凝结时间可控、早期强度较高、固化产物具有胶黏性能和微膨胀性能，而广泛应用于骨折粘结固定及骨缺损填充修复等领域，但MPBC的应用主要存在以下几个问题：(一)骨组织修复过程复杂,受生物学效应、力学刺激、营养供给、植入材料结构及特性等多因素的影响。但MPBC内部主要为纳米级及亚微米级孔，缺乏供血管向内生长的微米级孔、骨组织长入的数百微米的大孔、细胞迁移及营养物质和代谢废物运输所需的贯通孔。(二)理想的骨修复过程是支架材料在植入前期承受载荷，而后逐渐降解,期间伴随着新骨的不断生成，并逐渐发挥力学及生物学功能的过程。骨缺损的修复速率与缺损部位、缺损尺寸大小以及患者个体差异均有很大联系，修复时间长达数月乃至更久。因此MPBC降解速率与新骨生长速率往往难以匹配,不利于细胞粘附和穿透，易形成围绕材料的骨性包壳，导致骨缺损修复效率降低。(三)MPBC与周围组织的结合方式主要为物理结合，使骨结合的纵向深度受限，影响骨修复进程及手术效果。(四)MPBC水化过程不充分，导致未参与反应的MgO残留，发生水解后引起局部pH过高，不利于生物相容性。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种可控降解的多孔磷酸镁骨水泥及其制备方法和应用。所述的磷酸镁骨水泥可与周围骨组织形成良好的键合能力，材料降解与新骨形成平稳交接，具有良好的生物相容性，提高了骨缺损修复与再生的治疗效率。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种可控降解的多孔磷酸镁骨水泥，所述磷酸镁骨水泥中复合有明胶微球，所述明胶微球具有多级梯度分布的尺寸和多级梯度分布的交联度。

优选地，用于复合的明胶微球在完全干燥的情况下尺寸为50-400μm，交联度为15-45％，其中尺寸50-100μm、100-200μm、200-300μm、300-400μm的比例为1：(1-7)：(1-7)：(1-7)；交联度0、15-25％、25-35％、35-45％的比例为1：(1-7)：(1-7)：(1-7)。所述交联度由茚三酮显色法测定得到。

优选地，用于复合的明胶微球在完全干燥的情况下尺寸为50-400μm，交联度为15-45％，其中尺寸50-100μm、100-200μm、200-300μm、300-400μm的比例为1：(2-4)：(2-4)：(2-4)；交联度0、15-25％、25-35％、35-45％的比例为1：(2-4)：(2-4)：(2-4)。

优选地，所述明胶微球在与磷酸镁骨水泥材料复合之前在浓度为0.005-0.2g/ml的柠檬酸水溶液中溶胀平衡。