一种多孔的骨修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于医用材料技术领域，具体涉及一种多孔的骨修复材料。所述骨修复材料的外观为微球状、块状、棒状或其他形状；所述骨修复材料的内部具有多个贯穿孔；所述骨修复材料的材质为无机物填料和改性海藻酸钠的混合物，所述改性海藻酸钠为磺化改性和疏水改性后的海藻酸钠载体材料。本发明专利技术提供的可载药骨填充和修复支架载体材料通过活性官能团的修饰，可根据不同病人的实际组织感染情况负载不同的药物种类和用量，避免了现有技术固定载药种类的弊端。

A porous bone repair material and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种多孔的骨修复材料及其制备方法
本专利技术属于医用材料
，具体涉及一种多孔的骨修复材料。
技术介绍
骨缺损是常见的骨科疾病之一，由于严重创伤、骨肿瘤、骨髓炎等多种原因导致的骨缺损十分常见，直接导致相关临床病例众多，当骨缺损体积大小超过机体自我修复能力时，则需要植入骨修复材料以促进愈合。而在临床修复骨损伤的过程中，常发生由手术及术前准备的危险因素，如机体的免疫力低、细菌的毒力、手术切口情况如失血量、手术部位既往存在感染、伤口引流时间延长、手术时间过长等引发的细菌感染这一难以控制的难题。创伤性慢性骨髓炎，通常可导致骨的进行性、炎性破坏。因此亟需开发多种可用于骨缺损修复且同时抗感染的骨填充材料。目前国内外已有同时用于骨缺损修复和抗感染的材料报道，如专利CN108671269A提供了一种用于治疗感染性骨缺损的载药缓释支架复合体的制备方法，其中的抗感染药物万古霉素在微球的制备过程中添加，无法灵活地调整载药量；专利CN101703804A提供了一种多孔骨替代材料，该材料在90天内可缓慢释放抗生素，但所含的聚己内酯材料的降解时间至少一年，对于一些非承重性骨缺损的修复来说降解时间太久，临床使用受限。也就是说，对于骨修复材料来说，首先需要具有良好的载药性、可降解性，且降解后的材料对人体无害。目前可同时用于骨创伤感染治疗的骨填充材料还主要存在以下缺点：一是基本为通过物理共混的方式载药，存在释药速率过快、缓释效果差或降解速率慢的缺点；二是现有的材料和技术多为在支架制备的同时加入抗生素，因为该类支架负载的抗生素种类和量固定，临床时医生无法根据不同病人的实际感染情况调整用药，部分体系如骨水泥可临床使用时添加抗生素，但因为聚合放热问题只适合负载耐高温的抗生素。
技术实现思路
针对现有技术中的骨修复材料存在的问题，本专利技术提供一种多孔的骨修复材料。本专利技术所述骨修复材料的外观为微球状、块状、棒状或其他形状；所述骨修复材料的内部具有多个贯穿孔；所述骨修复材料的材质为无机物填料和改性海藻酸钠的混合物，所述改性海藻酸钠为磺化改性和疏水改性后的海藻酸钠。优选的，所述贯穿孔的孔隙率为85～95％，孔径为200～500μm。优选的，所述无机物填料和改性海藻酸钠的混合物中，所述改性海藻酸钠的质量百分数为40～80％。优选的，所述改性海藻酸钠的粘度为50-600mpa·s。优选的，所述改性海藻酸钠中G构型的比例为50-70％。优选的，所述改性海藻酸钠的磺化度为50～160％，疏水基团的取代率为20～60％。优选的，磺化改性和疏水改性前还对所述改性海藻酸钠进行支化改性，支化取代率为20～80％。优选的，所述磺化改性的操作包括如下步骤：将磺化剂与海藻酸钠或支化改性后的海藻酸钠或疏水改性的海藻酸钠或支化和疏水改性后的海藻酸钠按照摩尔比0.5～2混合，反应2～6h；优选的，所述疏水改性的操作包括如下步骤：将疏水单体与海藻酸钠或磺化改性后的海藻酸钠或支化改性的海藻酸钠或支化和磺化改性后的海藻酸钠按摩尔比0.2～1.2混合，反应24～48h。优选的，所述支化改性的操作包括如下步骤：将海藻酸钠加入到卤代烃与有机溶剂的混合液中，调节溶液pH至8～12，30～55℃条件下反应3～6h，加入支化改性单体，80～100℃下反应8～24h。优选的，所述无机填料为普通羟基磷灰石、纳米羟基磷灰石、生物活性玻璃、磷酸三钙或β-磷酸三钙中的一种或多种。优选的，所述多孔修复材料的外观为微球状。优选的，所述微球的直径为3mm～10mm。优选的，所述改性海藻酸钠为磺化改性和疏水改性的海藻酸钠，所述改性海藻酸钠的质量百分数为40％～80％，所述改性海藻酸钠的粘度为200～400mpa·s，G构型比例50～70％；所述改性海藻酸钠的磺化度为50～160％，疏水基团的取代率为20～60％；或，所述改性海藻酸钠为磺化改性、疏水改性和支化改性后的海藻酸钠，所述改性海藻酸钠的质量百分数为40％～80％，所述改性海藻酸钠的粘度为200～400mpa·s，G构型比例50-70％；所述改性海藻酸钠的磺化度为50～160％，疏水基团的取代率为20～60％，支化取代率为20～80％。本专利技术还保护一种多孔的骨修复材料的制备方法，包括如下步骤：1)将无机致孔剂、无机填料、有机致孔剂、气体致孔剂和改性海藻酸钠溶于水后经高速剪切形成微气泡均匀分布的乳液；2)采用推注法或静电液滴法将所述乳液添加到交联剂溶液中，进行交联，得到微球状、块状、棒状或其他形状的初次致孔结构；3)将所述微结构置于酸性溶液中致孔，得二次致孔材料；4)用有机溶液将所述二次致孔材料中的有机致孔剂溶出，得所述多孔的骨修复材料。优选的，所述无机致孔剂为碳酸钙、碳酸钠、碳酸氢钠或碳酸氢铵中的一种或几种；优选的，所述有机致孔剂为液体石蜡或二氯甲烷中的一种或几种；优选的，所述气体致孔剂为高纯氮气；优选的，所述交联剂为氯化钙、氯化镁、氯化钡、氯化铜中的一种或多种。本专利技术所述多孔材料由本专利技术所述方法制备得到。本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术所述的骨修复材料的材质中含有磺化改性和疏水改性后的海藻酸钠，其中磺化基团为负电基团，带有负电性的磺酸基团，与临床中针对革兰氏阳性菌抑制效果显著的带正电荷的万古霉素等抗生素药物具有静电引力效应，可以离子交换形式实现骨修复材料更高的载药率；并在骨组织中达到稳定的缓释效果；而疏水基团的引入，可使得负载的药物在骨组织体系中得到缓慢释放。因此，所述的骨修复材料可实现药物的高负载率和缓慢的释放，且可根据需求灵活地调整载药量。2)磺化改性和疏水改性的海藻酸钠侧链富含带有负电荷的磺酸基，可通过静电作用、氢键负载抗生素，提高载药量，同时在海藻酸钠材料的主体结构上，引入疏水性基团，可延缓药物缓释速率，改善了现有技术通过物理共混载药缓释过快的缺点；本专利技术所述材料的载药量可达0.08g/g～0.2g/g左右，缓释时间约为20～40d左右，降解时间大部分在100d左右。3)本专利技术提供的高孔隙率、多孔径通道、弹性较好、可个性化结构设计的填充载体支架材料，通过多种成型方式，可以个性化设计结构，不仅可以有效治疗骨创伤的感染，还可以促进植入创面新骨的生成和愈合，改善了现有载药骨填充材料无孔或低孔隙率不利于骨再生的缺点。4)本专利技术制备的高孔隙率、多孔径通道和个性化结构设计的骨修复和填充载体材料具有三维支架网状凝胶结构，能为骨髓基质成骨细胞提供良好的三维生长环境，并且有利于血管和神经长入；磷酸三钙具有较好的骨传导性，复合水凝胶微球可有效促进骨生长；5)海藻酸钠和无机填料相复合的技术，改善无机填料的力学性能、不易加工等方面的不足，同时又能兼具高分子材料的韧性和易加工、易成型等特性。附图说明图1为实施例1所得磺化改性和疏水改性后海藻酸钠的红外谱图；图2为实施例3所得材料的微观结构图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔的骨修复材料，其特征在于，所述骨修复材料的外观为微球状、块状、棒状或其他形状；所述骨修复材料的内部具有多个贯穿孔；/n所述多孔的骨修复材料的材质为包括无机物填料和改性海藻酸钠的混合物，所述改性海藻酸钠为磺化改性和疏水改性后的海藻酸钠。/n

【技术特征摘要】
1.一种多孔的骨修复材料，其特征在于，所述骨修复材料的外观为微球状、块状、棒状或其他形状；所述骨修复材料的内部具有多个贯穿孔；
所述多孔的骨修复材料的材质为包括无机物填料和改性海藻酸钠的混合物，所述改性海藻酸钠为磺化改性和疏水改性后的海藻酸钠。


2.根据权利要求1所述的多孔的骨修复材料，其特征在于，所述贯穿孔的孔隙率为85～95％，孔径为200～500μm。


3.根据权利要求1或2所述的多孔的骨修复材料，其特征在于，所述无机物填料和改性海藻酸钠的混合物中，所述改性海藻酸钠的质量百分数为40～80％。


4.根据权利要求1所述的多孔的骨修复材料，其特征在于，所述改性海藻酸钠的粘度为50-600mpa·s，和/或，所述改性海藻酸钠中G构型的比例为50-70％。


5.根据权利要求1或4所述的多孔的骨修复材料，其特征在于，所述改性海藻酸钠的磺化度为50～160％，疏水基团的取代率为20～60％。


6.根据权利要求1所述的多孔的骨修复材料，其特征在于，磺化改性和疏水改性前还对所述改性海藻酸钠进行支化改性，支化取代率为20～80％。


7.根据权利要求1或6所述的多孔的骨修复材料，其特征在于，所述磺化改性的操作包括如下步骤：将磺化剂与海藻酸钠或支化改性后的海藻酸钠或疏水改性的海藻酸钠或支化和疏水改性后的海藻酸钠按照摩尔比0.5～2混合，反应2～6h；
和/或，所述疏水改性的操作包括如下步骤：将疏水单体与海藻酸钠或磺化改性后的海藻酸钠或支化改性的海藻酸钠或支化和磺化改性后的海藻酸钠按摩尔比0.2～1.2混合，反应24～48h。


8.根据权利要求6所述的多孔的骨修复材料，其特征在于，所述支化改性的操作包括如下步骤：将海藻酸钠加入到卤代烃与有机溶剂的混合液中，调节溶液pH至8～12，30～55℃条件下反应3～6h，加入支化改性单体，80～100℃下反应8～24h。


9.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，冷鸿飞，徐小雨，刘培岩，陶秀梅，陈鹏，
申请(专利权)人：北京诺康达医药科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11