[发明专利]一种硫酸钙增强原位固化成孔的组织工程聚酯复合支架材料及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种半水硫酸钙材料，所述半水硫酸钙材料包括α‑半水硫酸钙晶须；所述α‑半水硫酸钙晶须具有针状的晶体结构。本发明采用氨基酸调控的α半水硫酸钙晶须，并采用相转换法制备了α半水硫酸钙晶须增强的可降解聚酯复合支架，硫酸钙在相转换过程中固化，提升了支架的力学性能；材料植入后硫酸钙降解释放钙离子，促进骨组织修复；同时硫酸钙降解原位成孔，促进细胞、组织长入，增强骨整合性能；聚酯材料基体则延缓了硫酸钙的降解速率，而且通过调整各组分的配比可以获得力学性能适宜、降解速率与新骨生成速率匹配的骨修复植入材料，采用此种新材料制备的医疗器械如植骨材料、可注射骨水泥、骨组织工程支架等有望具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明属于骨修复材料技术领域，涉及一种半水硫酸钙材料及其制备方法、聚酯复合材料及其制备方法、应用，尤其涉及一种半水硫酸钙材料及其制备方法、一种硫酸钙增强原位固化成孔的组织工程聚酯复合支架材料及其制备方法、应用。

背景技术

随着当今社会创伤、肿瘤、畸形和老龄化的急剧增加，外科重建手术材料的需求亦是与日俱增。自体移植临床效果好，保证临床治疗骨缺损、骨不连、脊柱融合等获得成功，被称为骨缺损修复的黄金标准。然而，自体骨来源有限，且对供体部位造成新的缺损，应用受到限制。同种异体骨骨诱导能力较自体骨差，存在排斥反应和疾病传播的危险性，其供骨量受到限制，且塑型困难，无法满足大面积特定形状的修复要求。生物可降解性的聚酯包括聚乳酸(PLA)，聚羟基乙酸(PGA)及其共聚物(聚乳酸-羟基乙酸，PLGA)等具有良好的生物相容性、简易的可加工操作性及可以调控的可降解性能等成为研究的热点材料。然而，与骨组织相比较，可降解聚酯材料的强度较低，限制其在骨修复领域的临床应用。应用于骨组织修复的无机陶瓷材料具有足够的机械强度，但是可加工性较差，并且材料的降解速率过快(硫酸钙骨水泥、磷酸钙TCP)或过慢(羟基磷灰石HA)，无法与新生骨组织速率相匹配。

理想的植骨材料应具备以下特点：1、与宿主骨相近的机械性能；2、材料具有可降解性能，并且降解速率与新生骨速率相匹配；3、具有适宜的多孔结构，便于营养成分及代谢产物的传递与运输的同时还有利于新生骨、血管等组织长入，与宿主骨形成稳定的骨整合；4、具有诱导骨组织修复的能力。医用硫酸钙材料为α-半水硫酸钙(α-CaSO₄·1/2H₂O)，遇水可以温和地自固化，并且表现出一定的成骨诱导性能，主要是促使成骨细胞附着并成骨，使破骨细胞吸收硫酸钙，形成生物降解，在骨缺损区作为空隙的填充物，形成微酸环境，有利于血管和成骨细胞的长入，提供了骨形成所需的基质，并阻止软组织长入。但是硫酸钙植入体内降解速度快于新生骨组织的生长速度(一般在30～72天)。研究表明，α-半水硫酸钙的综合性能与晶体的形貌密切相关，但是研究显示，当单独作为骨水泥使用时，低长径比的α-半水硫酸钙比针状或高长径比的晶体具有更好的加工性能和机械强度，只有六方短柱状或六边片状α-半水硫酸钙才具有良好的综合性能。但是，这样的显微结构显然不利于基体材料机械增强。