一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架及其制作方法技术

本发明专利技术公开的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架，使用该骨修复支架能缩短患者康复时间。本发明专利技术还公开了一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架的制作方法，包括以下步骤：步骤1、制作带有连接块和固定孔的网状镂空支架本体，对患者干细胞进行培养；步骤2、制备抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料；步骤3、将抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料的填充到网状镂空支架本体的镂空部位；步骤4、将培养好的患者干细胞均匀的接种在抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料上，然后无菌包装得到具有自修复、抗菌功效的骨修复支架。采用该方法制得的骨修复支架能在患者体内自我修复、抵抗细菌感染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物医用材料
，具体涉及一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架，还涉及该支架的制作方法。
技术介绍
临床发现骨修复材料植入机体后细菌易在植入材料表面定植，常会导致与植入材料相关的细菌感染，影响材料周围细胞和组织与材料间的良性交互作用，甚至造成骨质流失，导致骨修复失败。一旦感染发生，患者即使口服或注射大剂量抗生素也难以起到有效治疗作用，而且抗生素的滥用正在不断增长细菌耐药性。因此，研制自身具有抗菌、抗感染性能的骨修复材料已成为生物材料领域研究热点之一。常见的骨修复技术主要包括自体和异体骨移植技术，该方法受到自身供体的限制及抗原性限制。而其他修复材料，如金属、陶瓷或者其他材料，使用后虽然能够满足治疗需要，但长期疗效欠佳，治疗后并发症发生率较高。随着医疗技术的飞速发展，分析生物研究也在不断深入，再加上组织工程学的迅速发展，使得新兴的复合材料在骨缺损修复中被广为使用。人体骨可近似看作以骨胶原为基体材料，以羟基磷灰石为增强材料而构成的复合材料，因此以羟基磷灰石为增强材料，以聚合物特别是生物可降解聚合物为基体的复合材料与体骨的成分和结构相似，可弥补金属和陶瓷材料的不足，有望成为理想的人工骨替代材料。但是目前众多正在研发试验阶段的纳米羟基磷灰石－聚合物复合骨修复材料的强度仍低于松质骨的强度，在很大程度上限制了他的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架，使用该骨修复支架能缩短患者康复时间。本专利技术的另一个目的在于提供一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架的制作方法，采用该方法制得的骨修复支架能在患者体内的自我修复、抵抗细菌感染。本专利技术所采用的技术方案是：一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架，包括网状镂空支架本体，网状镂空支架本体的两端均设置有连接块，每个连接块上均设置有固定孔，网状镂空支架本体上填充有填充物，填充物位于网状镂空支架本体的镂空部位。本专利技术的特点还在于，填充物为多孔纳米羟基磷灰石复合材料，多孔纳米羟基磷灰石复合材料上接种有患者干细胞。每个连接块上的固定孔设置两个。网状镂空支架本体采用钛合金材料。本专利技术所采用的另一个技术方案是：一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架的制作方法，包括以下步骤：步骤1、制作带有连接块和固定孔的网状镂空支架本体，对患者干细胞进行培养；步骤2、制备抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料；步骤3、将抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料的填充到网状镂空支架本体的镂空部位；步骤4、将培养好的患者干细胞均匀的接种在抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料上，然后无菌包装得到具有自修复、抗菌功效的骨修复支架。本专利技术的特点还在于，步骤1中对患者干细胞进行培养为：取患者的骨髓，分离出患者的干细胞，将干细胞在36-37℃下进行无菌培养；步骤1制作带有连接块和固定孔的网状镂空支架本体具体为：根据医学影像数据获得患者病变部位的骨骼模型，制作出符合患者病灶部位尺寸的网状镂空支架本体模型，在网状镂空支架本体模型上增加连接块和在连接块上增加固定孔，然后由金属3D打印机打印出带有连接块和固定孔的网状镂空支架本体，制作能装入网状镂空支架本体且与网状镂空支架本体相贴合的模具，金属3D打印机选用医用级钛合金材料进行打印。步骤2具体为：步骤2.1、将胶原蛋白与含有质量分数为3％磷酸银的去离子水溶液以5-6:10的质量体积比混合，常温下搅拌4-5h，配制成0.6mg/ml的胶原溶液；步骤2.2、取浓度为0.1mol/L的氯化钙溶液以7-7.5：50的容积比加入配制好的胶原溶液中，常温下混合搅拌15-30min，然后缓慢加入0.1mol/L的磷酸二氢钠溶液，同时用0.1mol/L的氢氧化钠调节pH值，使pH值在7.0-8.0之间，开始有复合物A析出，将含有复合物A的溶液在常温下保持pH值为7.0-8.0之间23-24h；步骤2.3、用离心机离心含有复合物A的溶液，离心机的转速为6000rpm，离心机旋转4-5min后去除上清液，反复用去离子水洗涤1-1.5h以去除盐离子，得到混合物A的样品，把样品在-70--60℃冰箱冷冻23-24h后取出，干燥23-24h后，得到黄色粉末状的磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原复合材料；步骤2.4、将所得到的磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原复合材料粉末与医用聚己内酯粉末以8-7:2-1的质量比进行混合，然后置入转矩流变仪中，先以在转速为80-85r/min、常温下搅拌4-5min，使得充分混合，然后在转矩流变仪中以转速为110-100r/min、温度为95-105℃下熔融密炼8-10min直到扭矩达到平衡，得到磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原-聚己内酯复合材料，即抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料。步骤2具体为：步骤2.1、将胶原蛋白溶解于去离子水中，常温下搅拌4-5h，配制成0.5mg/ml的胶原溶液；步骤2.2、取浓度为0.1mol/L的氯化钙溶液以7-7.5:50的容积比加入配制好的胶原溶液中，常温下混合搅拌25-30min，然后缓慢加入0.1mol/L的磷酸二氢钠溶液，同时用0.1mol/L的氢氧化钠调节pH值，使pH值在7.0-8.0之间，开始有混合物A析出，将混合物A在常温下保持pH值为7.0-8.0之间23-24h；步骤2.3、用离心机离心混合物A，离心机的转速为6000rpm，离心机旋转4-5min后去除上清液，反复用去离子水洗涤1-1.5h以去除盐离子，开始有混合物A析出的样品，把样品在-70--60℃冰箱冷冻23-24h后取出，干燥23-24h后，得到白色粉末状的纳米羟基磷灰石-胶原复合材料；步骤2.4、将得到的纳米羟基磷灰石-胶原复合材料粉末与去离子水以1-1.5:25质量体积比混合，用磁力搅拌器搅拌8-15min，制成白色浑浊的液体B，将硝酸银与去离子水以1-1.5:250的质量体积比混合，得到硝酸银溶液C，然后将硝酸银溶液C匀速滴入搅拌中的液体B中，得到混合溶液D，在36-38℃的温度下继续搅拌混合溶液D6-7h后，用离心机离心混合溶液D，离心机的转速为6000rpm，离心机旋转4-5min后去除上清液，反复用去离子水洗涤1-1.5h以去除盐离子，得到混合溶液D的样品，把样品在-70--60℃冰箱冷冻23-24h后取出，干燥23-24h后，得到黄色粉末状的磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原复合材料；将所得到的磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原复合材料与医用聚己内酯粉末以8-7:2-1的质量比进行混合，然后置入转矩流变仪中，先以在转速为80-85r/min、常温下搅拌4-5min，使得混合液充分混合，然后在转矩流变仪中以转速为110-100r/min、温度为95-105℃下熔融密炼8-10min直到扭矩达到平衡，得到磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原-聚己内酯复合材料，即抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料。步骤3具体为：在无菌环境中，将步骤2.4制得抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料加热至90-100℃，将步骤1中3D打印的带有连接块和固定孔的网状镂空支架本体放入步骤1制作出的模具中，加热至其温度为90-100℃，然后将90-100℃的抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料以3-3.5Mpa的压力从模具的一侧压入模具内，待模具另一侧有抗菌多孔纳米羟基磷灰石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架，其特征在于，包括网状镂空支架本体(1)，网状镂空支架本体(1)的两端均设置有连接块(3)，每个连接块(3)上均设置有固定孔(4)，网状镂空支架本体(1)上填充有填充物(2)，填充物(2)位于网状镂空支架本体(1)的镂空部位。

【技术特征摘要】
1.一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架，其特征在于，包括网状镂空支架本体(1)，网状镂空支架本体(1)的两端均设置有连接块(3)，每个连接块(3)上均设置有固定孔(4)，网状镂空支架本体(1)上填充有填充物(2)，填充物(2)位于网状镂空支架本体(1)的镂空部位。2.如权利要求1所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架，其特征在于，所述填充物(2)为多孔纳米羟基磷灰石复合材料，多孔纳米羟基磷灰石复合材料上接种有患者干细胞。3.如权利要求2所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架，其特征在于，所述每个连接块(3)上的固定孔(4)设置两个。4.如权利要求2所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架，其特征在于，所述网状镂空支架本体(1)采用钛合金材料。5.一种如权利要求1-4任一项所述的具有自修复、抗菌功效的骨修复支架的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、制作带有连接块(3)和固定孔(4)的网状镂空支架本体(1)，对患者干细胞进行培养；步骤2、制备抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料；步骤3、将抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料的填充到网状镂空支架本体(1)的镂空部位；步骤4、将培养好的患者干细胞均匀的接种在抗菌多孔纳米羟基磷灰石复合材料上，然后无菌包装得到具有自修复、抗菌功效的骨修复支架。6.如权利要求5所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架及其制作方法，其特征在于，所述步骤1中对患者干细胞进行培养为：取患者的骨髓，分离出患者的干细胞，将干细胞在36-37℃下进行无菌培养；步骤1制作带有连接块(3)和固定孔(4)的网状镂空支架本体(1)具体为：根据医学影像数据获得患者病变部位的骨骼模型，制作出符合患者病灶部位形态尺寸的网状镂空支架本体(1)模型，在网状镂空支架本体(1)模型上增加连接块(3)和在连接块(3)上增加固定孔(4)，然后由金属3D打印机打印出带有连接块(3)和固定孔(4)的网状镂空支架本体(1)，制作能装入网状镂空支架本体(1)且与网状镂空支架本体(1)相贴合的模具，金属3D打印机选用医用级钛合金材料进行打印。7.如权利要求6所述的一种具有自修复、抗菌功效的骨修复支架及其制作方法，其特征在于，所述步骤2具体为：步骤2.1、将胶原蛋白与含有质量分数为3％磷酸银的去离子水溶液以5-6:10的质量体积比混合，常温下搅拌4-5h，配制成0.6mg/ml的胶原溶液；步骤2.2、取浓度为0.1mol/L的氯化钙溶液以7-7.5：50的容积比加入配制好的胶原溶液中，常温下混合搅拌15-30min，然后缓慢加入0.1mol/L的磷酸二氢钠溶液，同时用0.1mol/L的氢氧化钠调节pH值，使pH值在7.0-8.0之间，开始有复合物A析出，将含有复合物A的溶液在常温下保持pH值为7.0-8.0之间23-24h；步骤2.3、用离心机离心含有复合物A的溶液，离心机的转速为6000rpm，离心机旋转4-5min后去除上清液，反复用去离子水洗涤1-1.5h以去除盐离子，得到复合物A的样品，把样品在-70--60℃冰箱冷冻23-24h后取出，干燥23-24h后，得到黄色粉末状的磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原复合材料；步骤2.4、将所得到的磷酸银-纳米羟基磷灰石-胶原复合材料粉末与医用聚己内酯粉末以8-7:2-1的质量比进行混合，然后置入转矩流变仪中，先以在转速为80-85r/min、常温下搅拌4-5min，使充分混合，然后在转矩流变仪中以转速为110-100r/min、温度为95-105℃下熔融密炼8-10min直到扭矩达到平衡，得到磷酸银-纳米羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫，
申请(专利权)人：陕西东望科贸有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61