[发明专利]仿海螺生物活性支架及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及仿海螺生物活性支架及其制备方法和应用。所述仿海螺生物活性支架具有螺旋状结构特点；支架整体包括：中间支柱、含有通孔结构的外围壁、以及一体形成在中间支柱与外围壁之间的螺旋状节和螺旋状空腔。

技术领域

本发明涉及仿海螺生物活性支架及其制备方法和应用，属生物材料领域。

背景技术

骨骼是人体中的重要器官之一，其在保护、支撑和躯体运动方面起着关键作用。然而，由于骨肿瘤、骨关节炎(OA)等病变，日益严重的社会老龄化产生的大量骨质疏松病例，以及由于意外事故造成的骨折，从而使得目前骨缺损修复有着巨大的临床需求。然而，由于骨组织的自我修复能力有限，大段骨缺损的修复仍是目前临床治疗上的棘手问题。当前大段骨缺损修复的主要方法有自体骨移植、异体骨移植和人工骨移植材料。自体骨移植是临床上的金标准，但由于自身来源有限并且会造成额外疼痛和创伤，限制了其应用；异体骨移植不可避免的会面临免疫排斥、疾病传播和伦理问题，也限制了其进一步应用。因此，人工骨移植材料已经成为一种更为通用和有效的骨修复方法。其中，3D打印多孔骨组织工程支架因具有可快速、个性化制造的特点，被认为是骨缺损修复的理想策略。然而目前的3D打印支架虽然具有一定的多孔结构，但多为实心支柱交叉堆积而成，细胞难以迁移到达支架内部，生物活性差，结构简单、功能较少，无法调控细胞迁移行为等，也存在着细胞负载率低的问题，从而使得其内部成骨效果有限，且有些缺损部位缺乏成骨环境也使得其难以成骨。目前常用的挤出式3D打印技术只能构建支柱堆积结构支架，难以构建更为复杂精细的结构，而且其成型精度较差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种仿海螺生物活性支架及其制备方法和应用。

一方面，本发明提供了一种仿海螺生物活性支架，所述仿海螺生物活性支架具有螺旋状结构特点；支架整体包括：中间支柱、含有通孔结构的外围壁、以及一体形成在中间支柱与外围壁之间的螺旋状节和螺旋状空腔。

本发明中，生物活性支架模拟了海螺的天然结构特点和生长模式，具有独特的螺旋结构。中间支柱和含有通孔结构的外围壁以及螺旋状的节和螺旋状的空腔构成的支架整体结构可以起到良好的支撑作用，满足植入支架的力学性能的要求；此外，与现有的传统交叉支架相比，连续的螺旋状结构可以引导和促进细胞的定向迁移，并具有增强的细胞递送、增殖和诱导成骨分化的能力，提高了生物活性；在体内诱导了从底部到顶部的良好定向骨再生，可用于骨缺损的修复再生。

较佳的，所述螺旋状结构，包括螺旋状节和螺旋状空腔，均沿支架轴向延伸；所述螺旋状节的螺距为0.5～3mm，螺旋状节的厚度为0.2～1.5mm；螺旋状空腔结构的高度为0.3～2.8mm。

较佳的，所述中间支柱嵌于螺旋状结构内，沿支架轴向延伸；所述中间支柱的直径为0.5～5mm。

较佳的，所述含有通孔结构的外围壁的内径为2～30mm，厚度为0.5～15mm。

较佳的，所述含有通孔结构的外围壁上的通孔沿着支架轴向贯穿或部分贯穿外围壁；所述含有通孔结构的通孔数目为1～20，每个通孔的直径为0.2～2mm。

本发明中，可以通过改变螺旋状节的螺距、外围壁上的通孔数目和直径来调控支架的孔隙率和/或力学性能(包括抗压强度和抗弯强度)。

较佳的，所述含有通孔结构的外围壁上至少一个通孔与螺旋状空腔结构连通，其连通位置可在支架的各个螺旋空腔对应的高度。

较佳的，所述仿海螺生物活性支架的底部为开口结构或密闭结构；所述密闭结构的高度为0.2～2mm。

较佳的，所述仿海螺生物活性支架的材质为生物活性材料；所述生物活性材料为生物陶瓷、生物玻璃、金属或金属氧化物。

另一方面，本发明提供了一种仿海螺生物活性支架的制备方法，包括：