[发明专利]一种骨修复材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种骨修复材料，其原料包括由骨粉、脱钙骨基质和可生物降解聚合物；其中，所述骨粉、脱钙骨基质和可生物降解聚合物的质量比为70～75:5～20:10～20。该骨修复材料具有与天然松质骨类似的疏松多孔三维结构；骨粉和脱钙骨基质来源相同，且在骨修复材料中的均匀分布，保证了骨修复材料的生物活性和生物相容性；同时，该骨修复材料力学性能优异，其压缩强度可达47.3MPa，压缩模量可达0.4GPa，为骨填充修复中提供细胞所需的生长空间和营养物质的传输通道。因此，由该骨修复材料制作的植入生物支架具有优异的促进骨修复再生能力，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及生物材料领域。更具体地，涉及一种复合骨修复材料及其制备方法和应用。

背景技术

在骨填充修复材料的选择中，自体骨移植由于不存在免疫排异反应，生物相容性好，骨诱导及骨传导能力均较强，而被公认为“金标准”。但另一方面，临床应用中自体骨的供骨量有限，术后易发生供区不良反应和神经损伤等问题。

同种异体骨和异种骨由于有与自体骨相似的组织构造、生物力学性能，并具有一定的骨诱导和骨传导能力，且相对于自体骨，获取充分，在临床上得到广泛的应用，但是存在材料较难获得、价格不菲等问题。异种骨的来源较为丰富，但是从骨的三维结构和组成成份及骨修复能力来看，不及自体骨和同种异体骨。人工骨由于来源不受限制，可以制备成任意形状、方便应用等优点，近年来得到了广泛的研究，与取自于天然骨材料不同的是，人工骨材料的骨诱导、骨传导能力和生物相容性不及前者，因此大多会复合有骨生长因子或种子细胞等。

天然的骨组织根据内部结构不同分为为松质骨和皮质骨两种类型。松质骨具有天然疏松多孔性结构，主要存在于关节头和脊柱锥体内部，比例较少，但因其结构优势，在临床上对各类骨缺损修复均具有良好的修复再生能力。皮质骨存在于四肢骨干等部位，比例较大，虽然其组成成分与松质骨相同，骨活性因子含量高，但是由于结构非常致密，降解非常缓慢，临床上仅用于某些骨缺损的辅助加固支持，应用非常有限。因此有大量的皮质骨类材料得不到充分的应用。

目前有多种技术用于将天然的骨粉(主要是皮质骨来源)，采用各类加工方法，制备出可以应用于临床的材料。3D打印成型与冷冻干燥法、热致相分离法、粒子致孔法等传统组织工程多孔支架制备方法相比，在支架外形、孔隙率和孔连通率等方面具有可以精确调控的优势，因此逐渐被广泛研究和应用。专利CN 107469153A将牛松质骨或猪肱骨粉置于正丁醇溶液中搅拌、烘干，与聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物、纳米磷酸钙或磷酸钙纤维、增韧剂混合；通过熔融3D打印成人体或动物体的骨骼结构。配方中骨粉含量占比为10％-20％，含量较低，可能并没有将骨粉的有益作用发挥到最大，此外高温熔融的打印方式可能会使骨粉中的胶原蛋白发生变性，大大减弱了骨粉的生物活性和促进组织再生修复的能力。因此有研究者尝试以骨粉为配方主体，使用生物相容性良好的黏结剂与骨粉混合后，3D打印成支架，用于骨组织修复再生。专利CN 106730009A制备的支架主体由自体骨粉和自体骨胶构成，并且在表面沉积了纳米磷酸钙涂层，以及在支架孔隙中填充自体骨胶，但自体来源非常有限，只能为供者自体应用，不具备广泛推广应用价值。专利CN 105903078A以同种异体骨或异种骨于冷冻研磨机低温研磨后与胶原蛋白等溶液混合制得打印材料，通过3D打印制备成支架后，在京尼平溶液中进行后处理提高支架的力学性能。但是申请人发现以类似于胶原蛋白等的水溶性天然高分子作为黏结剂制备的支架，其力学强度一般较差，使得支架在组织修复再生中降解过快而崩塌，无法为骨缺损处细胞提供足够的生长空间和营养物质的传输通道。

因此，需要提供一种既具有足够的骨粉含量以满足生物活性，又具有优异力学强度的骨修复材料。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种骨修复材料，该骨修复材料中骨粉的含量高，配合相同骨组织来源的脱钙骨基质(DBM)，能够保证骨修复材料的生物活性和生物相容性；可生物降解聚合物则提高了骨修复材料的力学性能。