[发明专利]一种抗感染生物陶瓷人工骨及其应用

说明书

本发明提供了一种抗感染生物陶瓷人工骨及其应用，人工骨由以下方法制得：将生物陶瓷、生物玻璃烧结助剂和粘结剂混合，将得到的混合物成型，得到复合坯体；生物玻璃助烧剂选自硅酸盐玻璃和/或磷酸盐玻璃；生物玻璃助烧剂中掺杂抗菌离子和促成骨血管化离子；抗菌离子选自银、镓、铜和锌中的一种或多种；促成骨血管化离子选自镁、锶、铁、硼、钴和锂中的一种或多种；含抗菌离子的氧化物和含促成骨血管化离子的氧化物的总物质的量占生物玻璃助烧剂的物质的量0.1～60％；抗菌离子和促成骨血管化离子的摩尔比为0.05～20:1；将复合坯体烧结，得到生物陶瓷人工骨。其有较高的强度，细胞毒性低，抗菌离子释放速率可控，且释放时间较长。

技术领域

本发明涉及生物制造或生物医用材料技术领域，尤其涉及一种抗感染生物陶瓷人工骨及其应用。

背景技术

临床上治疗骨缺损的过程中，植入生物材料经常伴随着较大的细菌沾染的风险，容易形成慢性感染来源。防治与骨植入体相关的感染是临床上面临急需解决的问题。临床上应用最广泛的抗生素递药系统材料是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥，但是PMMA骨水泥不降解，生物活性差，容易引起松动，难以恢复骨缺损区域的生物功能。治疗骨缺损不仅要考虑抗感染的问题，还要考虑骨修复材料的骨修复效果。

可降解生物陶瓷主要包括磷酸钙陶瓷、硅酸盐陶瓷和碳酸钙陶瓷等。生物陶瓷具有良好的生物相容性，生物活性和骨传导性，是首选的人工合成骨修复材料(人工骨)。将生物陶瓷粉末进行成型、高温烧结后，可以获得致密体或者多孔支架，将其填充于骨缺损部位，可以实现骨重建和再生。用于抗感染采用的抗生素有庆大霉素、妥布霉素和万古霉素等。这些抗生素不能耐高温，无法在陶瓷的制备过程中载入药物，只能物理吸附在最终制得的生物陶瓷表面，达不到缓释效果。除了有机抗生素外，无机抗菌离子因其抗菌性优异、毒性低、成本低，也受到广泛的关注。根据现有的报道，生物陶瓷负载抗菌离子的方法通常是采用化学反应或烧结的手段将抗菌离子掺入生物陶瓷的晶格中(J Eur Ceram Soc,2017,37:359～368)。植入体内后，抗菌离子在液体环境中随着生物陶瓷的降解而逐渐释放。抗菌离子的释放速率主要取决于生物陶瓷的降解速率。由于生物陶瓷的降解缓慢，所以抗菌离子的释放速率也较慢。此外，生物陶瓷人工骨的烧结性能普遍较差，为保证生物陶瓷具有足够高的强度，一般需要在比较高的温度下进行烧结；这将会导致生物陶瓷的结晶度高，使材料的降解速率和抗菌离子释放速率进一步降低。因此，必须掺入高浓度的抗菌离子才能使人工骨植入初期达到抑菌和杀菌的效果，然而长期释放高浓度的抗菌离子会导致明显的毒性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抗感染生物陶瓷人工骨及其应用，该生物陶瓷人工骨的细胞毒性低且具有较高的强度。

本发明提供了一种抗感染生物陶瓷人工骨，由以下方法制得：

将生物陶瓷粉末、生物玻璃烧结助剂粉末和粘结剂混合，将得到的混合物成型，得到复合坯体；所述生物玻璃助烧剂粉末选自硅酸盐玻璃和/或磷酸盐玻璃；

所述生物玻璃助烧剂粉末中掺杂抗菌离子和促成骨血管化离子；所述抗菌离子选自银、镓、铜和锌中的一种或多种；所述促成骨血管化离子选自镁、锶、铁、硼、钴和锂中的一种或多种；

含所述抗菌离子的氧化物和含所述促成骨血管化离子的氧化物的总物质的量占所述生物玻璃助烧剂粉末的物质的量0.1～60％；所述抗菌离子和促成骨血管化离子的摩尔比为0.05～20:1；

将所述复合坯体烧结，得到抗感染生物陶瓷人工骨。

优选地，所述生物陶瓷粉末选自磷酸钙陶瓷粉末、硅酸盐陶瓷粉末和碳酸钙陶瓷粉末中的一种或多种。

优选地，所述磷酸钙陶瓷粉末选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、α-磷酸三钙和磷酸氢钙中的一种或多种；

所述硅酸盐陶瓷粉末选自硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙、镁黄长石、白硅钙石和硅酸镁中的一种或多几种。