[发明专利]一种多孔掺锂聚磷酸钙支架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多孔掺锂聚磷酸钙支架材料及其制备方法和应用，属于医用组织工程支架材料制备技术领域。取磷酸二氢锂和磷酸二氢钙粉末，混匀后煅烧使磷酸二氢锂和磷酸二氢钙产生聚合反应，然后使其熔融，后经淬火、干燥、研磨成粉。在制成的粉末中加入适量的异氰酸酯或聚苯乙烯微球等制孔剂并充分混匀后进行塑型、烧结、冷却至室温，即可得到多孔掺锂聚磷酸钙支架材料。该制备方法操作简单，原料易得，绿色环保；经该方法制得的支架材料具有良好的生物相容性、骨传导性、骨诱导性及生物降解性；该支架材料能够应用于骨组织工程材料构建。

技术领域

本发明属于医用组织工程支架材料制备技术领域，涉及一种多孔掺锂聚磷酸钙支架材料及其制备方法和应用。

背景技术

创伤、骨髓炎、骨肿瘤、骨囊肿等手术切除引起的大段骨缺损，严重影响了人体骨组织的生理功能，是目前骨科临床最常见、最棘手的问题。当前对于合适的骨替代物的需求与日俱增。自体骨是骨缺损的金标准，具有良好的组织相容性、骨诱导和骨传导性能，但是容易出现供骨区疼痛、感染、创伤增加，获取量也受到供骨部位大小的限制。异位骨移植存在免疫排斥反应。因此，寻找一种合适的骨替代物是骨组织工程当前面临的重大难题。

组织工程支架作为组织工程学研究的核心要素之一，为细胞生长、增殖及分化提供载体，可植入机体病变部位，继续增殖、分化，形成新的与自身功能和形态相适应的组织或器官，达到修复或改善病变部位的目的。理想的组织工程支架应该具有良好的骨传导性、骨诱导性、生物相容性、生物降解性、力学强度及承载能力、易加工、易消毒等特点。

目前常用的骨组织工程支架材料有无机材料如羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)、磷酸三钙(TCP)、HA/TCP、磷酸四钙，人工合成可降解聚合物如聚乳酸(Polylacticacid,PLA)、聚乙醇酸(Polygiycolic acid,PGA)、聚偶磷氮(Polyphophazenes)、聚原酸酯(Polyorthoester，POE)、聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)、聚酯尿烷(Polyesterurethane)、聚羟丁酯(Polyhydroxyrate,PHB)及天然高分子聚合物如胶原(Collagen)、纤维蛋白(Fibrin)、几丁质(Chitin)和藻酸盐等。

聚磷酸钙作为一种无机聚合物，其分子式为[Ca(PO₃)₂]_n，密度为2.85g/cm³。这种聚合物不同于一般的有机高分子聚合物，它的主链结构不是由简单的共价键连接而成，而是通过四面体结构的[PO^3-]离子而连接，因此既可以利用聚合物的特性，通过改变材料的聚合度等结构参数对其性能进行改善；同时钙离子与[PO^3-]以离子键相互结合，因此也可以利用其作为无机物的特点对材料进行研究。

近几年来，国内外开始对聚磷酸钙作为骨支架材料进行研究。Pillar等研究发现该聚磷酸钙具有生物相容性好，力学强度高等优点；然而其骨诱导能力较低。

近来研究证实，锂可通过直接或间接方式抑制糖原合成酶激酶3(glycogensynthase kinase一3β，GSK3β)活性，促进胞浆β-catenin聚集而影响Wnt/β-catenin信号通路，进而骨骼系统中发挥重要作用。众所周知，Wnt/β-catenin通路在间充质干细胞成骨向分化、骨形成及骨折愈合过程中发挥着关键作用。经典Wnt信号通路可调节间质干细胞向成骨细胞系分化，促进成骨细胞前体的增殖，加快成骨细胞的终末分化并诱导成骨细胞产生OPG，从而抑制破骨细胞分化。此外，Zamani等通过比较75例服用锂剂的躁狂症患者与75名正常志愿者髋关节和腰椎骨矿密度发现锂剂可明显提高人骨密度。基于锂的诱导成骨能力且关于掺锂的聚磷酸钙研究尚未见报道。

发明内容