[发明专利]墨鱼骨转化系列多孔复相生物陶瓷及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及医用材料生产技术领域，特别涉及一种墨鱼骨转化系列多孔复相生物陶瓷及其制备方法、应用。

背景技术

由于意外事故、骨病、战争或矫形手术所致的骨缺损需要进行骨移植。国内每年需骨移植的病人逾三百万。自体骨移植是治疗骨缺损的金标准，但自体骨来源有限，给患者增加了新的创伤，并且取骨区会有一定的并发症。目前替代自体骨移植的材料主要是同种异体骨和人工骨替代材料。同种异体骨虽然具有成骨传导作用，但存在免疫原性并可能传播病原体，或引发一些社会伦理问题。

有机物是材料免疫原性的物质基础，为了克服自体骨、同种异体骨移植存在的缺陷，开发跟人体自然骨矿成分类似的骨移植替代无机材料是一种选择。人体骨骼的主要的无机成分是钙磷陶瓷，另外包含6~8%的碳酸钙。人体骨骼自然钙磷陶瓷包括羟基磷灰石(HAP)、碳酸羟基磷灰石(COHAP)

、无水磷酸氢钙(DCPA)、磷酸氢钙(DCP)、磷酸二氢钙（MCP.H2O）、磷酸三钙（TCP）、磷酸八钙（OCP）等。

目前临床应用的钙磷替代材料主要由类似人骨骨矿成分的钙磷成分构成，可被分为 羟基磷灰石、磷酸三钙 及钙磷复合移植物，都具有骨传导性，被应用于替代植骨及作为骨组织工程支架，是骨移植替代材料的研究和实践之重点。羟基磷灰石是生物活性磷酸钙陶瓷的一种，是目前研究最多的一种重要人工生物材料，新骨可以从HAP植入体与原骨结合处沿着植入体表面和内部贯通性孔隙攀附生长，能与组织在界面上形成化学键性结合。然而，HAP具有人自然骨类似的晶相，与骨组织趋向化学和生物学平衡，在体内似乎是过于稳定而降解过缓。TCP有HAP不能企及的生物活性，但在体内降解过快而不利于新骨形成。二水磷酸氢钙(DCP)、无水磷酸氢钙(DCPA) 、磷酸二氢钙(MCP.H2O)及磷酸八钙(OCP)均为偏酸性磷酸盐，是羟基磷灰石的前驱体，具有比羟基磷灰石好的生物降解、溶解能力，具有良好的骨传导性和生物活性，通常可用作骨缺损的充填材料，为新骨的形成提供支架。碳酸羟基磷酸钙有良好的生物活性，可能与部分羟基位为碳酸根而改变了其物性（酸碱性、降解性、溶解性）有关。目前西方常用的13个钙磷骨替代材料有7个是钙磷复合陶瓷或水泥，它们是：

BoneSave 80% TCP/20% HA 

BoneSource  TTCP/DCP 

Calcibon  62.5% a-TCP/26.8% DCPA/8.9% CaCO3/1.8% 

Camceram  60% HA/40% b-TCP 

ChronOS?  73% b-TCP/21% MCP.H2O/5% MHPT

HydroSet?  TTCP/DCP/TSC 

Norian SRS  a-TCP/CaCO3/MCP.H2O。

这些钙磷复合移植物无不是由人体骨矿无机成分构成等构成，复合材料优势在于可取得酸碱及溶解、降解等物性的平衡，甚至可使材料层级溶解降解，从而更好地满足骨移植替代材料的要求。但这些钙磷复合移植物均为合成物，难以具备良好的孔隙率、理想的孔径及高的通孔率的支架。为了取得更好的骨传导特性，骨移植替代物必须具备多孔结构，适当的孔径及高孔隙率。其中，微孔的尺寸在150-500 μm时有利于新骨长入。 另外，互通的孔有利于新骨长入。多孔支架制备是目前材料科学和技术的紧迫挑战。

墨鱼骨(Cuttlebone)是海洋生物墨鱼 的舟状脊骨。中医又名海螵蛸, 祖国医学中有收敛止血、制酸止带等功效。主要化学成份为碳酸钙，还有少许钙磷成分，可谓墨鱼骨自组装生物陶瓷，具有与其海洋漂浮习性相适应的精妙的三维互通网孔结构（网孔结构通道内气液比例的自如调控决定墨鱼的沉浮），这种自组装的生物陶瓷可达到同样孔隙率相同成分合成材料3000倍的力学强度，能满足墨鱼支撑自身身体及还海洋浮游的需要。另外墨鱼骨资源极为丰富，取材方便，容易切割预制成形。