一种定点定性药物包埋的人工骨支架的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种定点定性药物包埋的人工骨支架制作方法。该方法采用生物相容性好，可降解，具有药物缓解作用的壳聚糖作为药物包埋的载体，利用了新的氨基糖苷类药物依替米星作为包埋药物，本发明专利技术制备方法采用生物陶瓷微球快速成型方法，通过雾化喷洒，将纳米级羟基磷灰石、微米级壳聚糖包埋依替米星微球按比例相互混合均匀，从而达到力学特性可控和固化时间可控的效果。本发明专利技术利用壳聚糖做载体，用生物快速成型方法制作的载药骨支架，使得骨支架具有抗感染特性，同时，制作时减少了制作模具的成本和时间，提高了制作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用人工骨移植材料的
，具体涉及。
技术介绍
在骨科领域，由于严重创伤、骨肿瘤、骨髓炎等多种原因所致的骨缺损十分常见。目前常用的骨修复材料包括自体骨和异体骨。自体骨来源有限，术后并发症较多，增加了患者的创伤和痛苦；异体骨由于外源性会导致机体产生排斥反应，而且存在松动、断裂等问题，移植成功率低。创伤性骨损修复过程中，极易引发感染，替代骨移植成功与否与是否感染密切相关，而很多实际工作中大多患者是在感染状态下或是高感染风险下植骨的，所以期间需大量抗生素预防治疗，时下许多研究都将重点放在骨支架的相容性，诱导活性及生物力学特性等方面，却很少注意到所采用的骨支架材料的抗感染及治疗感染的特性上。考虑到骨支架所需的抗感染特性，将抗生素加入纳米骨中，依靠纳米材料的特性，既可保证药物均匀分布，又可达到药物在体内的缓释效果。人工骨作为成骨细胞的载体，起着为成骨细胞生长提供充足的营养物质和生存空间的重要作用，具有抗感染特性的载药人工骨可以减少患者感染风险。理想骨替代物应该满足如下要求:1、与人体组织具有良好生物相容性，无免疫源反应，具有抗感染的功效;2、与人骨力学性能相近似，且具有一定的强度和支撑力；3、优良的三维微观结构，保证培养液及血液能够进入骨支架内部，且易于成型;4、良好的成骨诱导性;5、具有合适的表面理化性质，且能被宿主骨组织吸收替代;6、取材方便，易于大量制作。因此，在保证人工骨的承载功能(弹性模量)满足要求的前提下，人工骨需要制成多孔结构，即满足一定的孔隙率，从而促进人工骨体内生物相容性，保证骨细胞和营养液物质在支架内的传输。从国内外人工骨支架的设计资料可以看出，虽然有众多的研究者提出了支架的设计原则，也提出了许多制造方法，但大多数都致力于致孔的研究.骨支架的植入要与生物体具有相容性，以减少患者痛苦为前提，若将含有药物成分的羟基磷灰石粉末用惯用的选择性烧结方法制作三维模型，可能会在制备过程中造成药物烧焦，影响药物的活性，达不到预期的目的。而且对骨支架本身会有污染，无法控制骨支架的力学性能及微观结构，且制得的骨支架不易降解。另外，为了促进人工骨体内生物相容性，保证骨细胞和营养液物质在支架内的流动，人工骨往往需要制成多孔结构。但是，人工骨的承载功能也不容小觑，如果植入体内的人工骨支架跟人体原有的骨组织不匹配，会导致磨损、松动及植入体内结合不牢固，特别是在承受力情况下，恢复期较长，而且可能需要二次手术。壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注。依替米星系半合成水溶性抗生素，属氨基糖苷类。体外抗菌作用研究表明:该品抗菌谱广，对多种病原菌有较好抗菌作用，其中对大肠埃希杆菌、肺炎克雷伯菌、肠杆菌属、沙雷菌属、奇异变形杆菌、沙门菌及葡萄菌属等有较高的抗活菌性，对部分假单胞杆菌等具有一定抗菌活性，对部分庆大霉素、小诺霉素和头孢唑啉耐药的金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和克雷伯氏肺炎杆菌，其体外MIC值仍在该品治疗剂量的血药浓度范围内。目前尚无报道将依替米星颗粒以纳米壳聚糖做载体同纳米羟基磷灰石微球粉末为原料，利用生物陶瓷微球快速成型方法，制作出生物力学好、具有药性的人工骨支架。
技术实现思路
针对上述问题，申请人进行了大量研究，提出了一种生物相容性好、易降解、生物力学性能可控且具有抗感染效用的人工骨支架制备方法。本专利技术的人工骨支架是由生物陶瓷微球用生物胶粘结而成的复合材料。该方法不仅可以保证所得人工骨支架的孔隙率，还可通过调节生物胶黏剂的性能改变人工骨支架的有效弹性模量，做到根据个体差异制作不同弹性模量的人工骨支架。具有合适的微孔结构使得多孔人工骨支架可发挥最优成骨效果。本专利技术采用生物陶瓷微球快速成型方法，将纳米级羟基磷灰石、微米级壳聚糖包埋依替米星微球按比例相互混合均匀，利用计算机处理人工骨支架三维CAD模型，用生物黏结剂来使每层粉末混合黏结，得到一种符合病人个体骨孔隙率，具有抗感染特性，生物力学可控的骨支架模型。本专利技术的技术方案为:所述，其特征在于:包括以下步骤:步骤I:制备混合粉末材料:步骤1.1:将壳聚糖溶解在质量分数为3%?5%的醋酸溶液中，配制质量分数为0.95%的壳聚糖溶液，搅拌壳聚糖溶液至溶液透明；步骤1.2:向步骤1.1得到的壳聚糖溶液中加入依替米星并搅拌至依替米星溶解，再静置壳聚糖依替米星混合溶液至溶液稳定；步骤1.3:向壳聚糖依替米星混合溶液中加入质量浓度为0.85 %的三聚磷酸钠溶液，并搅拌，待壳聚糖包药完全沉聚后，停止加入三聚磷酸钠溶液；步骤1.4:向步骤1.3得到的悬浊液中加入NaOH溶液至PH中性;再对得到的中性悬浊液进行离心处理，并将所得沉淀物进行冷冻干燥，然后研磨成粉，制得颗粒大小60?10nm的壳聚糖包埋依替米星颗粒；步骤1.5:将步骤1.4所得的壳聚糖包埋依替米星颗粒，与颗粒大小为60?80nm的羟基磷灰石微球材料，按质量比为1:20?1:10混合均匀，得到混合粉末材料；步骤2:将生物胶黏剂装入生物3D打印机的储液腔，所述生物3D打印机的控制系统中存储有人工骨支架三维模型;采用生物3D打印机分层打印人工骨支架;每一层打印过程为:在成型工作台上均匀铺一层步骤I得到的混合粉末材料，然后由生物3D打印机在混合粉末材料上喷洒生物胶黏剂。进一步的优选方案，所述，其特征在于:生物胶黏剂采用氰基丙烯酸酯。有益效果本专利技术的有益效果是:(I)本专利技术的人工骨当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定点定性药物包埋的人工骨支架的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：制备混合粉末材料：步骤1.1：将壳聚糖溶解在质量分数为3％～5％的醋酸溶液中，配制质量分数为0.95％的壳聚糖溶液，搅拌壳聚糖溶液至溶液透明；步骤1.2：向步骤1.1得到的壳聚糖溶液中加入依替米星并搅拌至依替米星溶解，再静置壳聚糖依替米星混合溶液至溶液稳定；步骤1.3：向壳聚糖依替米星混合溶液中加入质量浓度为0.85％的三聚磷酸钠溶液，并搅拌，待壳聚糖包药完全沉聚后，停止加入三聚磷酸钠溶液；步骤1.4：向步骤1.3得到的悬浊液中加入NaOH溶液至PH中性；再对得到的中性悬浊液进行离心处理，并将所得沉淀物进行冷冻干燥，然后研磨成粉，制得颗粒大小60～100nm的壳聚糖包埋依替米星颗粒；步骤1.5：将步骤1.4所得的壳聚糖包埋依替米星颗粒，与颗粒大小为60～80nm的羟基磷灰石微球材料，按质量比为1:20～1:10混合均匀，得到混合粉末材料；步骤2：将生物胶黏剂装入生物3D打印机的储液腔，所述生物3D打印机的控制系统中存储有人工骨支架三维模型；采用生物3D打印机分层打印人工骨支架；每一层打印过程为：在成型工作台上均匀铺一层步骤1得到的混合粉末材料，然后由生物3D打印机在混合粉末材料上喷洒生物胶黏剂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪焰恩，车煜，杨明明，魏庆华，李欣培，柴卫红，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61