[发明专利]一种类似天然骨结构的纳米人工骨支架及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医用人工骨移植材料的技术领域，具体涉及一种类似天然骨结构的纳米人工骨支架及其制备方法。

背景技术

目前，骨移植已经成为仅次于输血的人体组织移植，广泛分布于矫形、口腔及颅面等多个领域。人们已利用聚己内酯（poly-e-caprolactone，PCL）构建三维骨组织工程多孔支架并获得成功，这些可降解材料被证明具有良好的生物相容性。而羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)具有良好生物相容性和生物活性，植入骨组织后能在界面上和骨形成很强的化学性键合，具有骨传导和骨诱导性。HA块状陶瓷已用于临床上骨的修复替换，但其脆性、不容易吸收的缺点大大制约了其应用的范围。最新的文献报道了PCL与HA混和后对骨传导及成骨细胞增殖、分化的促进作用，同时增加了支架的力学性能（参见文献[1]Ma PX,Zhang R,Xiao G,Franceschi R.Engineering new bonetissue in vitro on highly porous poly(alpha-hydroxyl acids)/hydroxyapatite composite scaffolds.J Biomed Mater Res,2001;54:284–93；[2]Ishaug SL,Crane GM,Miller MJ,et al.Bone formation by three-dimensional stromal osteoblast culture in biodegradable polymer scaffolds.J Biomed Mater Res1997;36:17–28）。因此将生物可降解材料和生物陶瓷联合应用，借用两种材料的优势，来制作人工骨支架材料，是当今全世界的研究热点之一。

天然骨是一种具有梯度结构的纳米级多孔复合材料，外层是起支撑作用的密质骨，逐渐向髓腔过渡是孔径从几百微米到几毫米的松质骨，天然骨的这种梯度结构，使其具有良好的生物力学性能。目前已证实，在一定的范围内，随着孔径的增大，细胞增殖数目也会随之上升，但材料的生物力学强度却会相对下降，因此整体的孔径大小基本一致的人工骨支架，在细胞增殖和生物力学性能上势必产生矛盾。

在支架构建方法方面，近年来发展了很多制备和加工组织工程支架材料的方法，这些技术和方法中，研究者更多地致力于致孔方法和孔结构的研究，对支架外形成型的方法的关注相对较少，文献报道的多为膜、圆柱、立方体等简单的支架。而在组织工程中应用更多的是与特定组织或器官相匹配的具有一定复杂外形的三维多孔支架，另外上述各方法存在制造周期长，成品率低的问题。如何在短时间内制造出既有精确解剖学形态，又具有适当尺寸的孔隙及孔隙率的三维立体结构的支架，是医学界一直在探索的问题。目前国内外工程界飞速发展的快速成型技术有望使这个问题得到彻底解决。

做为快速成型技术的一种，激光选区烧结技术（Selective Laser Sintering,SLS）与传统的方法相比，有以下明显的优势：①SLS技术通过层层烧结来构建支架，能构建出具有复杂内部与外部几何形状的支架；②任何一种粉状物质，只要在激光束下能熔化且不分解，都可用来构建支架；③SLS技术不需要有机溶剂，不会造成有机溶剂在成品中的残留；④能够构建出多种几何形状共存的复杂二相性支架。另外，SLS使同一支架中包含不同的物质成为可能，构建迅速，价效比良好，因此是构建组织工程支架的较为理想的技术（参见文献[3]Williams JM,Adewunmi A,Schek RM,Flanagan CL,Krebsbach PH,Feinberg SE,Hollister SJ,Das S.Bone tissue engineering using polycaprolactone scaffolds fabricated via selective laser sintering.Biomaterials.2005,26(23):4817-27;[4]Tan KH,Chua CK,Leong KF,Cheah CM,Gui WS,Tan WS,Wiria FE.Selective laser sintering of biocompatible polymers for applications in tissue engineering.Biomed Mater Eng.2005;15(1-2):113-24）。

目前尚无文献报道以羟基磷灰石/聚己内酯混合粉末为原材料，利用选择性激光烧结技术来制备类似天然骨结构的纳米人工骨支架。

发明内容