本发明专利技术公开了一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。本发明专利技术的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架是通过以下工艺制备而成：首先，制备三维贯通多孔支架；然后将载有rhBMP-2的缓释系统注入到上述多孔支架中，冷却干燥即可获得。本发明专利技术制备的复合可降解支架具有仿生特点、良好的生物相容性及可降解性能，并且能够缓慢释放rhBMP-2，另外本发明专利技术的复合可降解支架可实现支架的血管化以增强其成骨能力，并为新生的骨组织提供良好的营养物质供应及排泄代谢废物，促进其对骨缺损的修复能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医学材料
，具体涉及一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。
技术介绍
骨折、肿瘤等疾病引起的骨缺损往往需要骨移植来进行修复和重建。骨移植手术是临床中除输血以外最常见的组织移植术，据估计每年在美国有500,000例，在全球有超过2,000,000例骨移植应用于骨科、神经外科和口腔颌面外科。自体骨移植由于具有骨诱导性、骨传导性及不引起抗原反应等特性而被视为治疗骨缺损的金标准，但其存在着来源有限的缺点及取骨处存在出血、感染、慢性疼痛等并发症的潜在风险。同种异体骨移植作为常用的替代方式可能会引起排斥反应甚至传播疾病。因此新的骨替代材料的研发具有广阔的应用前景。近年来随着生物材料学及组织工程学的发展，出现了钛合金，磷酸钙(TCP)，羟基磷灰石(HA)及聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)等具有良好生物相容性的组织工程骨替代材料。但是骨缺损的治疗依然是困扰临床的极大难题，尤其是当创伤、肿瘤等疾病引起大段骨缺损时，上述手段很难取得比较理想的结果。其主要原因有以下三点：1，移植骨或骨替代材料的无血管性：在骨组织内，氧气和营养物质的有效弥散距离只有200μm，因此只有血管附近该范围内的骨组织才能得到有效的氧气和营养供应而得以存活。而传统的移植骨以及新开发的组织工程骨替代材料大多是没有自带血管系统的。虽然移植后，在移植物周围可以出现自发的血管化过程，但是血管向移植物内生长的速度只有零点几毫米/每天，移植物的中心区域无法得到所需的氧气和营养物质，从而可能导致植骨愈合失败。将血管束移植入支架可以快速的实现支架的血管化，为新生的骨组织提供所需的氧气和营养物质供应，以促进骨缺损的修复。2，研究已经证实，孔径在200μm-600μm的多孔支架最有利于骨细胞的长入，而传统工艺制造的多孔支架很难满足孔隙大小及分布均一的要求。此外骨缺损的形态各异也限制了传统技术制造的支架在该领域的应用。而近年来兴起的3D打印技术可以很好的满足支架对各种内部结构和特殊外形的需求。3，目前研究较多的钛合金支架虽然具有良好的生物相容性，但是由于其具有较高的弹性模量和不可降解性，往往会造成支架内部应力遮挡和骨与支架界面应力集中的问题。骨形态发生蛋白-2(BMP-2)具有很强的促进成骨的能力，但是直接释放时所起到的有效作用时间很短，大量释放甚至会引起局部的不良反应。因此将BMP-2载入缓释系统实现药物的缓慢释放是临床应用的趋势。
技术实现思路
本专利技术提供了一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架，所述可降解支架包括三维贯通多孔支架，位于所述三维贯通多孔支架内部的三维微支架以及位于所述三维微支架内部的rhBMP-2缓释系统组成；所述三维微支架呈三维贯通的多孔网状结构；所述三维贯通多孔支架的中间部位设置一个上下贯通的中心通道；所述三维贯通多孔支架的三分之一立柱是可拆卸和再组装的，从而实现了所述中心通道的打开或者关闭。进一步，所述上下贯通的中心通道的直径是4-8mm。进一步，所述三维贯通多孔支架的孔径是200-600μm；孔隙率为60-80％。进一步，所述三维微支架的孔径是50-100μm；进一步，所述三维贯通多孔支架由PLGA和β-TCP制备而成；更进一步，所述三维贯通多孔支架由PLGA和β-TCP按照4:1的比例制备而成。PLGA和β-TCP的组合可以被其他生物降解材料替代，包括但不限于，脂肪族聚内醋、内酷间的共聚物、内酷同聚醚的共聚物、内酷同氨基酸、马来酸的共聚物，以及聚内醋类高分子同天然高分子、各种聚内酷间、或聚内醋同甲壳素、海藻酸盐间的共混物、或聚内醋同经基磷灰石、珊瑚、磷酸三钙的共混物、聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)、白蛋白、胶原蛋白、聚羟基丁酸酯、聚己丙酯和丙烯酸羟丁酯、聚己内酯(PCL)、乳酸-己内酯共聚物(PLA-CL)、羟基丁酸-羟基己酸共聚物(PHBHHx)中的一种或几种。PLGA和β-TCP的组合也可以被可降解的合金替代，包括但不限于，Mg-Sn-Mn系合金或Mg-Sn-Mn-Zn系合金。进一步，所述三维微支架由明胶制备而成。明胶可以被其他可降解同时可以形成多孔网状结构的材料替代，包括但不限于，天然高分子材料：如胶原、丝素蛋白、玉米蛋白、藻酸盐、壳聚糖、透明质酸钠、海藻酸钠、硫酸葡聚糖、肝素钠、硫酸软骨素或硫酸角质素中的一种或几种；羟基磷灰石粉末；磷酸钙、磷酸三钙、硫酸钙、聚酯(polyesters)，聚二氧六环酮(polydioxanone)，聚富马酸二羟丙酯(propylenefumarate，PPF)、聚原酸酯(polyorthoesters)、聚酐(polyanhydrides)以及聚氨酯(polyurethanes)等的一种或几种。进一步，所述rhBMP-2缓释系统是由rhBMP-2与常见的缓释载体组成。所述缓释载体包括但不限于：(1)传统缓释载体：胶原、脱钙骨基质、纤维蛋白胶、生物活性玻璃、磷酸三钙、双相磷酸钙、钙硫酸盐、钙磷酸盐、羟基磷灰石、珊瑚、石膏、透明质酸；(2)微球缓释载体：聚乳酸(polylacticacid,PLA)、聚乙醇酸(polyglycolicacid,PGA)、明胶、多糖基水凝胶、壳聚糖、海藻盐；(4)纳米缓释载体；(5)其他：玻尿酸、纤维素、硫酸软骨素、蚕丝和琼脂糖、聚乙烯吡咯烷(polyvinylpyrrolidone,PVP)；(6)复合缓释载体。在本专利技术的具体实施方案中，所述缓释载体是壳聚糖。本专利技术还提供了前面所述的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架的制备方法，具体操作步骤如下：(1)利用常用的组织工程多孔支架制备工艺制备前面所述的三维贯通多孔支架；(2)制备rhBMP-2缓释系统；(3)将天然高分子材料和/或生物陶瓷以及步骤(2)制备的rhBMP-2缓释系统制备成混合液；(4)将步骤(3)制备的混合液灌注到步骤(1)制备的三维贯通多孔支架中，经冷冻干燥制备成本专利技术的复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架。在本专利技术的具体实施方案中，上述步骤(1)的具体操作如下：a、将CT图像导入Mimics或CAD等三维图像软件，得到目标骨组织的三维图像，以正六面体或正十二面体结构单位充填、扩展该图像，得到个性化的多孔连通三维数字模型，平均孔柱为100-1000μm(中值500μm)、孔径为200-600μm(中值400μm)，孔隙率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合rhBMP‑2的可实现血管转移的3D打印可降解支架，所述可降解支架包括三维贯通多孔支架，位于所述三维贯通多孔支架内部的三维微支架以及位于所述三维微支架内部的rhBMP‑2缓释系统组成；所述三维微支架呈三维贯通的多孔网状结构；所述三维贯通多孔支架的中间部位设置一个上下贯通的中心通道；控制所述中心通道开闭的所述三维贯通多孔支架的三分之一立柱是可拆卸和再组装。
【技术特征摘要】
1.一种复合rhBMP-2的可实现血管转移的3D打印可降解支架，所述可降
解支架包括三维贯通多孔支架，位于所述三维贯通多孔支架内部的三维微支架以
及位于所述三维微支架内部的rhBMP-2缓释系统组成；所述三维微支架呈三维
贯通的多孔网状结构；所述三维贯通多孔支架的中间部位设置一个上下贯通的中
心通道；控制所述中心通道开闭的所述三维贯通多孔支架的三分之一立柱是可拆
卸和再组装。
2.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述上下贯通的中心
通道的直径是4-8mm。
3.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述三维贯通多孔支
架的孔径是200-600μm；孔隙率为60-80％。
4.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述三维微支架的孔
径是50-100μm。
5.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述三维贯通多孔支
架由PLGA和β-TCP制备而成。
6.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述rhBMP缓释系统
是由rhBMP与选自以下组的缓释载体制备而成：(1)传统缓释载体：胶原、脱
钙骨基质、纤维蛋白胶、生物活性玻璃、磷酸三钙、双相磷酸钙、钙硫酸盐、钙
磷酸盐、羟基磷灰石、珊瑚、石膏、透明质酸；(2)微球缓释载体：聚乳酸、聚
乙醇酸、明胶、多糖基水凝胶、壳聚糖、海藻盐；(4)纳米缓释载体；(5)其他：
玻尿酸、纤维素、硫酸软骨素、蚕丝和琼脂糖、聚乙烯吡咯烷；(6)复合缓释载
体。
7.根据权利要求1所述的可降解支架，其特征在于，所述缓释载体是壳聚
糖。
8.一种权利要求1-7中任一项所述的可降解支架的制备方法，其特征在于，
所述制备方法包括下列步骤：
(1)利用常用的组织工程多孔支架制备工艺制备前面所述的三维贯通多孔
支架；
(2)制备rhBMP-2缓释系统；
(3)将天然高分子材料和/或生物陶瓷以及步骤(2)制备的rhBMP-2缓释
【专利技术属性】
技术研发人员：李波，王海，尹博，苏新林，吴志宏，邱贵兴，
申请(专利权)人：吴志宏，李波，
类型：发明
国别省市：北京;11
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