一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架制备方法及其产品技术

本发明专利技术公开了一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架制备方法及其产品。其制备方法为：将有机泡沫模板表面粗糙化处理；获取钙硅溶胶‑凝胶前驱体溶液、钙磷溶胶‑凝胶前驱体溶液和悬浮浆液的中的至少一种浸渍液；将表面粗糙化处理后的有机泡沫模板用悬浮浆液重复浸渍，或用至少两种浸渍液交替浸渍，将浸渍后的复合物烧结得到陶瓷支架；本发明专利技术中通过将有机泡沫浸渍法与溶胶‑凝胶法制备生物陶瓷相结合的制备方法，制得以钙硅/钙磷为主体的复合生物活性陶瓷支架，且所制得的陶瓷支架性能较好、降解速率和性能可调控、尺寸和形貌可控、孔隙率高、能满足更广泛的骨缺损再生修复的要求和需求的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架制备方法及其产品
本专利技术涉及生物材料
，更具体地说，它涉及一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架制备方法及其产品。
技术介绍
骨损伤修复，通俗地来说，就是当发生骨损伤时，运用生物材料修复缺损的组织。传统治疗中用生物医学材料进行修补，材料生物活性差，在体内只能作为填充物，无法有正常的生理功能。新的组织工程技术利用干细胞进行分化，形成完全由病人自体细胞和生物降解材料组成的各种组织或器官，实现真正意义上的复原。具体做法:先从患者体内提取少量干细胞进行体外扩增，并制备和该患者损伤部分完全相同的模型，根据模型将可降解的生物材料进行塑形，形成与患者的缺损部位密切匹配的“支架”；随后，将扩增后的干细胞放到“支架”上，诱导分化成骨细胞，“长”成骨组织，再整个植入缺损部位。随着时间的推移，支架材料将逐渐降解，被人体吸收，而细胞则在缺损部位继续进行骨重建，最后实现完全修复。目前，应用于临床的支架材料有天然骨衍生支架材料、金属支架和人工仿生支架材料等，但是天然骨组织材料难以获取，金属支架由于生物相容性较差限制了其应用范围，因此，由生物陶瓷制备的引导骨缺损再生修复的支架材料，一直是骨组织工程领域的研究重点和热点。现有技术中，通常采用将不同比例的生物陶瓷粉混合后烧结的方法来制备复合生物陶瓷支架，制备陶瓷支架的常用方法主要有造孔剂法、3D打印法或有机泡沫浸渍法等，但是，不管是造孔剂法、3D打印法或有机泡沫浸渍法等，制备得到的都是钙磷或钙硅单一成分的陶瓷支架，而钙磷陶瓷支架降解速率慢，钙硅陶瓷支架又常因降解速度过快而造成局部呈碱性，易引起炎症反应，单一成分的钙磷或钙硅陶瓷支架的脆性等性能较差。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一在于提供一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，将有机泡沫浸渍法与溶胶-凝胶法制备生物陶瓷相结合从而制得性能较好的钙磷/钙硅复合生物活性陶瓷支架、且该陶瓷支架的降解速率可调。本专利技术的第二个目的在于提供一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架，其具有降解速率和性能可调控、尺寸和形貌可控、孔隙率高、能满足更广泛的骨缺损再生修复的要求和需求的优点。为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：模板表面粗糙化处理：将有机泡沫模板用碱液浸渍、清洗、干燥，备用；获取浸渍液：浸渍液选自钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液、钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和悬浮浆液的中的至少一种，在所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液或钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中添加生物陶瓷纳米粉体形成所述的悬浮浆液；用浸渍液浸渍：将表面粗糙化处理后的有机泡沫模板用悬浮浆液重复浸渍，或用至少两种浸渍液交替浸渍，然后干燥处理，得到浸渍后的复合物；烧结：将浸渍后的复合物置于空气气氛下，在800～1300℃下烧结1h～6h，得到陶瓷支架。通过采用上述技术方案，本专利技术中将有机泡沫浸渍法与溶胶-凝胶法制备生物陶瓷相结合，采用有机泡沫为模板，然后通过浸渍液浸渍、烧结法制备得到的复合生物活性陶瓷支架，该陶瓷支架的降解和离子溶出速率介于单一成分的钙磷陶瓷和钙硅陶瓷之间且可调控，其脆性等性能相比于钙磷或钙硅单一成分的陶瓷支架得到明显改善，可满足更广泛的骨缺损再生修复的要求和需求。在制备过程中可以采用同种组分的浸渍液重复浸渍有机泡沫模板以调节陶瓷支架降解速率、生物活性离子的释放速率和释放量，也可以采用不同组成的浸渍液交替浸渍以调节陶瓷支架降解速率、生物活性离子的释放速率和释放量，从而可调控支架的脆性、结构和强度等性能。本专利技术制得的陶瓷支架可为细胞粘附、增殖和分化提供适宜的微环境，有利于骨缺损再生修复，且无类似动物来源骨修复材料引起免疫排斥反应等方面的风险。模板表面粗糙化处理的优选方式：将有机泡沫模板在浓度为12％～17％的氢氧化钠溶液中浸渍2h～6h，然后再用无水乙醇和清水各自清洗2～5次，最后在50～70℃下干燥后备用。本专利技术中，有丰富的有机泡沫模板可供选择，优选具有高孔隙率、连续贯通孔隙结构的有机多孔泡沫为模板，例如聚氨酯、聚氯乙烯、或聚苯乙烯等。模板表面粗糙化处理一方面可为清洗泡沫模板，另一方面使用氢氧化钠溶液浸渍模板，可腐蚀有机泡沫模板孔壁，使其孔壁粗糙，从而更易于吸附浆料。本专利技术中，优选的表面粗糙化处理方式一定程度上有利于得到具有大孔结构和粗糙的陶瓷孔壁的陶瓷支架，从而有利于为细胞粘附、增殖和分化提供适宜的微环境。进一步地，用浸渍液交替浸渍时，采用钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液；再进一步地，重复浸渍或交替浸渍的次数优选为2～5次。通过采用上述技术方案，采用悬浮浆液重复浸渍有机泡沫模板制得的陶瓷支架和采用钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液交替浸渍有机泡沫模板所制得的生物陶瓷支架，它们的降解速率具有显著差异，钙、硅、磷离子的释放速率和释放量也不相同，可通过钙磷/钙硅的复合比例和复合方式等调控支架的降解速率、生物活性离子的释放速率和释放量，从而可更好的调控支架的脆性、结构和强度等性能。采用这两种浸渍方法得到的陶瓷支架脆性、结构和强度等性能较好，且为细胞粘附、增殖和分化提供适宜的微环境，从而极大的丰富了生物陶瓷支架的选择性。将有机泡沫模板交替浸渍在钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中，可制得钙磷/钙硅复合的生物陶瓷支架，例如钙磷/钙硅/钙磷复合生物陶瓷支架或钙磷/钙硅/钙磷复合生物陶瓷支架等。单一的钙磷陶瓷支架降解速率慢，属于占位性修复；单一的钙硅陶瓷支架又常因降解过快造成局部呈碱性，易引起炎症反应等症状；相比于单一成分的钙磷或钙硅陶瓷支架，钙磷/钙硅复合生物活性陶瓷支架的降解速率和离子溶出速率介于钙磷陶瓷支架和钙硅陶瓷支架之间，比较适宜且可调控；钙磷/钙硅复合的生物活性陶瓷支架的脆性和性能相比于单一成分的钙磷或钙硅陶瓷支架也得到明显改善，可满足更广泛的骨缺损再生修复的要求和需求。进一步地，所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液均包括制备目标陶瓷支架所需的含生物活性离子的前驱体物质，所述前驱体物质包括钙源物质、硅源物质和磷源物质中的至少两种；再进一步地，所述钙源物质选自含钙的可溶性硝酸盐、乙酸盐或氯化盐中至少一种；所述硅源物质为硅酸四乙酯；所述磷源物质为磷酸三乙酯、磷酸三甲酯和五氧化二磷中的任意一种。通过采用上述技术方案，骨矿的主要成分是羟基磷灰石(HA)，但除了钙和磷元素外，还含有丰富的硅、镁、锌、锰等掺杂元素，含生物活性离子的前驱体物质不仅能对羟基磷灰石纳米晶体的大小和堆积密度有直接影响，还可以通过激活碱性磷酸酶间接影响矿物质的代谢，在新骨形成过程中有重要作用。进一步地，所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液、钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和悬浮浆液中均还包括掺杂离子，所述掺杂离子选自镁、锌、锰和锶离子中的至少一种。通过采用上述技术方案，本专利技术中，溶胶-凝胶前驱体溶液配置的可调节性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：/n模板表面粗糙化处理：将有机泡沫模板用碱液浸渍、清洗、干燥，备用；/n获取浸渍液：浸渍液选自钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液、钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和悬浮浆液的中的至少一种，在所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液或钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中添加生物陶瓷纳米粉体形成所述的悬浮浆液；/n用浸渍液浸渍：将表面粗糙化处理后的有机泡沫模板用悬浮浆液重复浸渍，或用至少两种浸渍液交替浸渍，然后干燥处理，得到浸渍后的复合物；/n烧结：将浸渍后的复合物置于空气气氛下，在800～1300℃下烧结1h～6h，得到陶瓷支架。/n

【技术特征摘要】
1.一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
模板表面粗糙化处理：将有机泡沫模板用碱液浸渍、清洗、干燥，备用；
获取浸渍液：浸渍液选自钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液、钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和悬浮浆液的中的至少一种，在所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液或钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液中添加生物陶瓷纳米粉体形成所述的悬浮浆液；
用浸渍液浸渍：将表面粗糙化处理后的有机泡沫模板用悬浮浆液重复浸渍，或用至少两种浸渍液交替浸渍，然后干燥处理，得到浸渍后的复合物；
烧结：将浸渍后的复合物置于空气气氛下，在800～1300℃下烧结1h～6h，得到陶瓷支架。


2.根据权利要求1所述的一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，其特征在于：在用浸渍液浸渍的步骤中，用浸渍液交替浸渍时，采用钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液。


3.根据权利要求1所述的一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，其特征在于：所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液和钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液均包括制备目标陶瓷支架所需的含生物活性离子的前驱体物质，所述前驱体物质包括钙源物质、硅源物质和磷源物质中的至少两种。


4.根据权利要求1所述的一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，其特征在于：所述钙硅溶胶-凝胶前驱体溶液、钙磷溶胶-凝胶前驱体溶液和悬浮浆液中均还包括掺杂离子，所述掺杂离子选自镁、锌、锰和锶离子中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的一种骨再生修复用复合生物活性陶瓷支架的制备方法，其特征在于：所述重复浸渍或交替浸渍时，每次浸渍均包括如下步骤：
a、有机泡沫模板完全浸渍...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晴，郭立英，易蜜，全静茹，杜志云，杨小平，
申请(专利权)人：北京欧亚铂瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11