[发明专利]一种用于颅骨修复的生物活性SBS材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于颅骨修复的生物活性SBS材料及其制备方法和应用。其制备方法为：在SBS基底上共价连接改性后的季铵盐壳聚糖，然后再在其表面固定聚多巴胺改性沸石咪唑酯骨架‑8和聚多巴胺改性羟基磷灰石即可。本发明制备的颅骨成形材料具有内在的杀菌性能及促成骨基因表达和矿化能力，可有效解决基于钛网、聚醚醚酯、聚甲基丙烯酸甲酯等现有颅骨修补材料所存在的感染控制能力差、骨整合能力不足的问题，这使其作为生物修复材料具有独特的优势，有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于颅骨生物材料及组织工程领域，具体涉及一种用于颅骨修复的生物活性SBS材料及其制备方法和应用。

背景技术

颅内恶性肿瘤、外伤性脑损伤、大面积脑梗死或中风、先天性颅骨畸形等神经性疾病引起的颅内切除术容易造成颅骨缺损，使脑组织失去保护。且患者若在开颅手术后未进行颅骨成形术治疗容易出现严重的并发症，如神经功能障碍、脑变形以及致命的脑脊液渗漏，这严重了影响患者的生活。因此，颅内切除术后通常需要进行颅骨修补，随之带来的是颅骨缺损重建的难题。

自体移植材料主要包括自体颅骨和人体其余部位的骨瓣，被认为是颅骨修补术的最适成形材料。但从人体髂骨、肋骨、胸骨等部位切除骨瓣时会导致供区发病，引起继发性损伤问题的限制。且取出体外后自体骨存在保存难和伦理问题，故来自自体的骨瓣并不可取。

相比之下，异种合成材料作为人工颅骨，由于具有手术时间短、无供体部位发病率、易于获取、批次一致性好和无伦理问题等优点而受到广泛关注。目前，钛网、羟基磷灰石(HA)、氧化铝陶瓷、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚醚醚酮(PEEK)是常见的合成颅骨修补材料。尽管这些材料已成功应用于颅骨成形术，但在临床上仍存在一定的问题。感染控制能力差和骨整合能力不足是其主要问题。其它缺点，如高成本、高3D打印温度(对于PEEK)、导热性(对于钛网)、脆性(对于HA和氧化铝陶瓷)和放热燃烧反应(对于PMMA)也在一定程度上阻碍了它们的发展。

同时，值得注意的是颅骨成形术后存在2类主要并发症，其一是手术部位感染，感染率高达33％。一般而言，感染与生物膜的形成高度相关。生物膜是粘附在伤口或植入物表面的聚集细菌群，其对抗生素的耐药性比浮游细菌高10到1000倍，这正是生物膜感染相关疾病难以治疗的关键所在。因此，内在的抗菌特性对于植入物防止感染和控制早期感染至关重要。其二是骨整合不良，移位风险的增加与其紧密相关。因而，亟需开发一种具有生物活性的SBS颅骨成形材料。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种用于颅骨修复的生物活性SBS材料及其制备方法和应用，本发明制备得到的SBS材料具有良好的杀菌效果和促进成骨基因表达和矿化能力，可有效解决现存颅骨修补材料所存在的感染控制能力差和骨整合能力不足等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于颅骨修复的生物活性SBS材料的制备方法，包括：在SBS(聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯))基底上共价连接醛改性后的季铵盐壳聚糖，然后再在其表面固定聚多巴胺改性沸石咪唑酯骨架-8和聚多巴胺改性羟基磷灰石即可。

进一步地，季铵盐壳聚糖的制备方法如下：

将5g CS(壳聚糖)溶于180mL去离子水中，随后滴加900μL乙酸溶液(0.5％v/v)，并在55℃下搅拌1h；滴加5795μL氯化缩水甘油三甲基铵到上述混合液中，并在55℃下反应18h；反应结束后，以4500r/min的速度离心溶液20min，然后将上清液进行过滤处理，并将滤液在乙醇/丙酮混合液(1:1，v/v)中进行醇沉；最后将沉淀在室温下于真空干燥箱中干燥3d得到QCS(季铵盐壳聚糖)。

进一步地，季铵盐壳聚糖采用天然醛类化合物进行改性。

进一步地，天然醛类化合物为原儿茶醛、紫苏醛或香草醛等，其改性过程为：