[发明专利]一种含锶生物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及生物材料技术领域，公开了一种含锶生物材料及其制备方法和应用。本发明所述含锶生物材料化学组成通式为Sr_XDSi₂O₇，其中所述X为1或2，所述D选自Zn或Zr。本发明通过非掺杂的方式合成了一种本身含有Sr，Zn或Zr的生物活性硅酸盐生物材料，具有单一的晶体结构，该材料具有优良的力学性能、生物相容性和骨诱导能力，可以作为人工关节涂层，提高目前金属植入体的骨诱导能力，保证植入体的长期稳定性，还可以制备成三维多孔骨修复支架，修复骨损伤。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，具体的说是涉及一种含锶生物材料及其制备方法和应用。

背景技术

骨组织缺损和损伤已成为影响人们健康和生活的一种重要疾病，实现骨损伤部位的修复与重建是目前临床上的棘手问题。骨缺损修复的最佳方案是自体骨移植，但该方法是一种以伤养伤的方法；异体骨也具有很好的骨诱导能力，但是异体骨植入人体后易造成免疫排斥。此外，不管是异体骨和自体骨都存在来源有限等缺点。随着人工骨修复材料的发展，利用生物活性材料修复骨缺损已经成为可能，制备具有高骨诱导能力的新型人工骨修复材料是目前生物医疗领域的热门课题。

无机生物活性材料在骨修复和骨替换领域的应用已经得到广泛的重视。由于钙磷基材料和人体自然骨的无机成份相似，具有较好的生物相容性和生物活性。目前已经在临床上得到了广泛的应用，如羟基磷灰石(HAP)涂层人工关节、羟基磷灰石涂层牙科种植体、磷酸三钙(TCP)骨修复生物陶瓷和螺钉等。然而，钙磷基生物活性陶瓷的力学强度不足，大大制约了其在骨修复/替换领域的广泛应用。

硅酸盐材料是人工骨修复材料中的一大类，由于材料中含有的硅酸根离子是人体骨代谢不可缺少的微量元素，研究证明硅酸盐材料能够促进新骨生长且促进骨缺损部位的血管化。硅酸盐材料最基本的形式是硅酸钙(硅酸一钙、硅酸二钙以及硅酸三钙等)，这三种形式的硅酸盐材料具有较高的降解速率，植入人体后会导致植入体周围的细胞/组织微环境(离子组份及酸碱性等)过大的变化，造成不良影响。随着人们对无机离子在骨代谢中的重要作用的认识，无机离子在骨修复上面的应用潜力得到了广泛重视。锶离子对骨修复的作用尤为重要，锶离子在成骨中具有双向调控的作用，不仅能够抑制破骨细胞的分裂，同时还能够诱导干细胞往成骨方向分化。

鉴于锶离子在骨修复中的重要性，如何将锶离子掺杂于硅酸盐材料中是目前一项研究热点。目前研究的含锶材料主要是通过Sr取代材料中的Ca元素而得，如专利CN104436295A，这种引入Sr的方法属于以掺杂的方式将其加入到硅酸盐中，掺杂会改变被掺杂陶瓷材料的晶格，这种Sr的加入方式可能会影响其它元素(如硅酸根和Zn离子等)的释放，改变整个材料的化学稳定性。此外，目前这种以掺杂方式引入Sr的生物材料在细胞ALP活性方面较差，表明其促进细胞成骨分化的能力欠佳。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含锶生物材料，使得所述含锶生物材料具备较强的力学性能和生物性能；

本发明的另外一个目的在于提供一种含锶生物材料，使得所述含锶生物材料具备较强的促进细胞成骨分化的能力；

本发明的另外一个目的在于提供上述含锶生物材料的制备方法和应用；

本发明的另外一个目的在于提供利用上述含锶生物材料制备的支架材料，使得所述支架材料具备优异的力学性能和较强的促进细胞成骨分化的能力。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种含锶生物材料，化学组成通式为Sr_XDSi₂O₇，其中所述X为1或2，所述D选自Zn或Zr。

针对现有生物材料均是通过掺杂方式引入Sr以及生物性能不高的问题，本发明通过非掺杂的方式合成了一种本身含有Sr，Zn或Zr的生物活性硅酸盐生物材料，它们具有单一的晶体结构，并具备较好的力学性能和促进细胞成骨分化的能力。