一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架制造技术

本发明专利技术公开了一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架，其材料组成为如下成分中的一种：Ca2.89Mg0.11(PO4)2、Ca2.71Mg0.29(PO4)2、Ca2.589Mg0.411(PO4)2。本发明专利技术将磷、镁有效掺入具备自然骨矿复杂精妙的三维互通网孔结构的牛煅烧松质骨骨矿多孔支架中，将煅烧牛松质单质的羟基磷灰石转化可降解含镁磷灰石多孔生物支架。本发明专利技术的可降解含镁磷灰石多孔生物支架兼具良好维互通网孔结构与骨传导性、可降解性、较好机械强度，动物骨缺损区移植实验发现其良好的生物相容性及良好的骨修复效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用材料领域，特别涉及一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架。
技术介绍
骨移植是仅少于输血的组织移植，骨替代材料的研究、开发是目前医学研究的重点之一。构成人骨骨矿有Ca、P、C、O、H、S、Fe、Mg、Cu、Si、Zn、Mn、Na、K等元素，在人骨矿化过程中这些元素存在广泛的同质替换行为，人骨具有复杂的组成及结构。在骨组织工程支架或人工骨的设计过程中，关键要考虑人骨这种严重矿化组织的复杂组成及结构；人骨不能被单一材料所提供的有限特性所完全替代，更为重要的是，支架还必须为骨组织的再生提供三维多孔微结构以引导细胞的分化增殖，而且要能维持或较快取得足够的力学强度来满足被替代材料的力学要求。理想的骨移植替代材料或骨组织工程支架材料应具有以下条件:1)具有良好的骨传导性，材料具有孔径理想的三维互通网孔结构，尽可能高的孔隙率及比表面积2)具有骨诱导性即有良好的成骨活性；3)具有良好的生物相容性以及支持骨细胞生长和功能分化的表面化学性质与微结构；4)具有良好的生物降解性；5)材料中承担骨传导作用的部分必须有足够的力学强度及承载能力；6)易加工等。Johan等2010年在一篇综述中把新西兰临床可得到的骨移植替代材料归纳为四类：1、单相钙磷材料包括羟基磷灰石转化生物陶瓷三种、合成羟基磷灰石水泥一种，β-磷酸三钙人工陶瓷两种；2、复合材料包括磷酸四钙/磷酸氢钙、62.5％α-磷酸三钙/26.8％无水磷酸氢钙/8.9％碳酸钙/1.8％羟基磷灰石、60％羟基磷灰石/40％b-磷酸三钙、73％b-磷酸三钙/21％磷酸二氢钙/5％磷酸氢镁、磷酸四钙/磷酸氢钙/无定形磷酸钙、α-磷酸三钙/碳酸钙/磷酸二氢钙等配方的合成水泥6种，配方为80％磷酸三钙/20％磷酸氢钙的人工陶瓷一种；3、单相硫酸钙制备的泥膏或颗粒共四种；4、含硅生物玻璃一种。磷灰石、硫酸钙是目前临床上最为常见的骨移植替代材料或构成成分。目前临床缺少理想的骨移植替代材料，主要表现在理想三维互通网孔结构、极大的孔隙率及比表面积、可降解性、骨传导性、骨诱导性及力学强度等特性多不能兼而有之。临床已经应用的具有较为理想三维互通网孔微结构的人工骨均为动物材料转化而来：其中两个来源于牛松质骨经过高温烧结工序制备的多孔羟基磷灰石陶瓷骨，特点是保留了牛松质骨自然骨矿的三维互通网孔微结构且成分接近人骨骨矿成分，具有良好的生物相容性、良好的骨传导性及较好抗压缩强度，因高温烧结程序而免却异种骨免疫排斥反应及病原体导入之可能，且易于加工。来自牛骨的多孔羟基磷灰石具有60-90％的良好孔隙率且牛骨资源丰富，其孔径为390-1360μm，稍大于150-400μm的骨移植替代材料及骨组织工程支架的理想孔径；具备1-20MPa的良好的抗压缩强度；植入机体内有利于骨修复细胞募集、血管的进入、氧气及组织液的交换，为骨修复细胞提供良好的生理活动空间与黏附支持；其巨大的缺点是高温烧结牛松质骨得到的骨矿—羟基磷灰石太过稳定，在体内降解太过慢长【无孔块状羟基磷灰石在体内10年都不能完全降解】，在钙磷类植骨材料中溶解度最低，降解速度远远不能与新骨形成速度匹配，亦不能持续释放较高浓度钙等成骨有益离子、因此缺乏良好的成骨活性，不利于骨的修复及改造。近20年来，有科学工作者试图将煅烧牛松质骨多孔羟基磷灰石转化为磷酸三钙或含磷酸三钙的复相磷灰石陶瓷。另外，磷酸钙及其他生物基材料的生物活性因掺入生物活性离子可能被提高。已有的研究表明，这些生物活性离子能有效的刺激蛋白活性，促进细胞生长和骨生长。人体约含有25g镁，镁在人体骨形成和所有生长过程、维护骨细胞结构与功能、骨代谢及重塑方面具有重要作用。低含镁量的磷酸镁钙基骨水泥能够显著提高细胞的粘附能力。掺镁磷酸钙骨水泥因为可促进植入材料与骨组织间界面生成成为日益受到重视的新型骨修复生物材料：掺镁骨水泥较容易配制，新西兰等西方国家已有73％b-磷酸三钙/21％磷酸二氢钙/5％磷酸氢镁配方的骨水泥在临床上应用。复合配方含镁的骨水泥具备降解性，可释放钙、磷、镁等骨形成有益元素，移植后在机体内能进行降解、离子交换，也不具备三维互通网孔结构而阻碍修复细胞及血管早期深入移植物内部，缺乏良好的骨传导性的三维互通网孔结构基础。我们尝试将磷、镁掺入煅烧牛松质骨多孔骨矿支架，将煅烧牛松质骨单质的羟基磷灰石转变为一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有骨移植替代材料难以兼具良好三维互通网孔结构、机械强度、可降解性及生物活性等问题，提供一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架，将磷、镁有效掺入具备自然骨矿复杂精妙的三维互通网孔结构的牛煅烧松质骨骨矿多孔支架中，将煅烧牛松质单质的羟基磷灰石转化可降解含镁磷灰石多孔生物支架。本专利技术的可降解含镁磷灰石多孔生物支架兼具良好三维互通网孔结构与骨传导性、可降解性、较好机械强度，动物骨缺损区移植实验发现其良好的生物相容性及良好的骨修复效果。该可降解含镁磷灰石多孔生物支架可能较多地满足了骨移植替代材料或骨组织工程支架材料的理想的条件。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架，其材料组成为如下成分中的一种：Ca2.89Mg0.11(PO4)2、Ca2.71Mg0.29(PO4)2、Ca2.589Mg0.411(PO4)2。X线粉末衍射分析该可降解含镁磷灰石多孔生物支架材料为镁离子与总阳离子摩尔比在0.11-0.411:3的磷酸镁钙。可降解含镁磷灰石多孔生物支架材料可实现较好降解。我们通过改变复方配方中的反应物质量比及浓度改变支架材料的镁与总阳离子的质量比。该可降解含镁磷灰石多孔生物支架材料保留了牛自然骨骨矿精妙的三维互通网孔微结构及其良好的机械强度。可降解含镁磷灰石多孔生物支架材料的在模拟体液环境下多有较好溶降，有钙、镁离子持续释放。动物骨松质骨缺损区移植观察到骨修复细胞在支架内良好的黏附、增殖、分化、分泌骨基质，在支架内可见极早的血管形成，成骨过程类似生理状态的膜内成骨；观察期未见明显免疫排斥反应及炎性反应，提示可降解含镁磷灰石多孔生物支架具有良好的生物相容性，动物骨缺损区移植有快而良好的骨修复。作为优选，所述可降解含镁磷灰石多孔生物支架的制备方法为：将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架先在镁源溶液中浸渍并蒸干后，再进入磷源溶液中水热反应，取出干燥后，高温煅烧。作为优选，牛煅烧松质骨骨矿多孔支架与镁源溶液的料液比为10g：50mL，牛煅烧松质骨骨矿多孔支架与磷源溶液的料液比为10g：100mL。作为优选，所述镁源为硝酸镁；所述磷源为磷酸与磷酸二氢铵的组合。作为优选，所述镁源溶液中的硝酸镁浓度为0.05-0.2mol/L，所述磷源溶液中磷酸浓度0.85wt％，磷酸二氢铵浓度为0.75mol/L。作为优选，所述水热反应采用恒温水热方式；恒温水热方式控制温度70℃，反应时间24小时。作为优选，所述高温煅烧的参数为900℃煅烧3小时。作为优选，所述牛煅烧松质骨骨矿多孔支架的制备方法为：(1)将牛松质骨切割成厚0.5-2cm的骨条或骨块得原料骨；(2)原料骨置于蒸馏水内在高压锅内蒸煮40-60min，然后用40-60℃饮用水清洗干净，重复本步骤4-6次；(3)将步骤(2)处理后的原料骨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架，其特征在于：其材料组成为如下成分中的一种：Ca2.89Mg0.11(PO4)2、Ca2.71Mg0.29(PO4)2、Ca2.589Mg0.411(PO4)2。

【技术特征摘要】
2015.07.01 CN 20151039202551.一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架，其特征在于：其材料组成为如下成分中的一种：Ca2.89Mg0.11(PO4)2、Ca2.71Mg0.29(PO4)2、Ca2.589Mg0.411(PO4)2。2.根据权利要求1所述的一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架，其特征在于，所述可降解含镁磷灰石多孔生物支架的制备方法为：将牛煅烧松质骨骨矿多孔支架先在镁源溶液中浸渍并蒸干后，再进入磷源溶液中水热反应，取出干燥后，高温煅烧。3.根据权利要求2所述的一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架，其特征在于：牛煅烧松质骨骨矿多孔支架与镁源溶液的料液比为10g：50mL，牛煅烧松质骨骨矿多孔支架与磷源溶液的料液比为10g：100mL。4.根据权利要求2所述的一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架，其特征在于：所述镁源为硝酸镁；所述磷源为磷酸与磷酸二氢铵的组合。5.根据权利要求4所述的一种可降解含镁磷灰石多孔生物支架，其特征在于：所述镁源溶液中的硝酸镁浓度为0.05-0.2mol/L，所述磷源溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭兆祥，蒋国强，汤亭亭，陆继业，李桑，傅俊，毛海蛟，熊汉锋，聂磊，李亚屏，郑建民，张国锋，
申请(专利权)人：李亚屏，
类型：发明
国别省市：浙江;33