一种覆膜生物陶瓷人工骨及制备方法技术

本发明专利技术提供一种覆膜生物陶瓷人工骨及制备方法，包括生物陶瓷人工骨和包覆在生物陶瓷人工骨外表面上的覆膜；制备覆膜的原料包括丝素蛋白。本发明专利技术在人工骨上覆膜能够有效提高人工骨的细胞种植效率和黏附能力，同时避免由于骨膜缺损造成的骨不连现象，有效提高成骨修复率。另一方面，本发明专利技术的覆膜采用丝素蛋白制备得到，丝素蛋白对人体无毒害作用，其可被蛋白酶水解降解，其降解产物对组织无毒副作用，使用后无需二次手术取出，减少病人痛苦。

A kind of coated bioceramic artificial bone and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种覆膜生物陶瓷人工骨及制备方法
本专利技术属于医疗
，涉及一种覆膜生物陶瓷人工骨及制备方法。
技术介绍
目前，骨缺损的治疗手段主要包括自体骨移植、异体或异种骨移植和带血管蒂腓骨移植。但上述方法均有一定的局限性：自体骨移植主要适用于5cm以下缺损且其来源有限；异体或异种骨移植因排斥及感染因素同样难以得到广泛认可；带血管蒂腓骨移植适合于治疗大段骨缺损，但对其来源、术者操作及术后管理要求较高。骨折愈合集合了炎症细胞、干细胞、成骨和破骨细胞及生长因子等多方面的协同效应，在其愈合的过程中，骨膜发挥着至关重要的作用，其双层结构中外纤维层维持膜的强度，而高度血管化的内形成层提供了丰富的间充质祖细胞及转化生长因子，骨膜的完整覆盖有效的促进了骨折断端骨再生，而严重损伤致骨缺损时，骨膜的完整性往往已经被破坏，从而会引发骨折修复障碍从而发生骨不连。通常骨缺损后修复重建主要是通过骨传导及骨诱导使骨再生，是一个新生骨组织逐渐爬行替代被吸收的坏死及机化组织并予以重建愈合的过程。但上述自体骨移植、异体骨移植和带血管蒂腓骨移植修复中均需要存在有利于新骨形成的生物学环境。引导骨再生膜通过其屏障作用，维持骨缺损处良好的生物学环境，进而阻止纤维组织的长入。另外，引导骨再生膜通过其支架作用，促进成骨前体细胞的黏附和增殖，从而加速骨折愈合，其可用于大段骨缺损，不但有利于不规则骨缺损修复，还不受材料供求限制，为骨缺损的治疗提供了新方法。引导骨再生膜可以包裹骨缺损处，为骨形成提供相对稳定的环境，有效阻止缺损处纤维软组织的嵌入，从而引导稳定环境中骨缺损处的骨再生，且引导骨再生膜具有良好的生物相容性及纳米纤维结构，不但能够诱导间充质干细胞及骨祖细胞的黏附、增殖和向成骨细胞的分化，还能够保障细胞营养的渗入及血管的长入。目前，运用比较广泛的引导骨再生膜所用的材料主要为聚四氟乙烯、钛合金、聚缩醛等。这类材料具有生物惰性、稳定性强、不与机体发生反应的特点，但由于其在人体内不可吸收，需要二次手术取出，增加了患者的痛苦和治疗时间。因此具有良好生物相容性、组织和细胞亲和性、可降解性、可直接参与组织修复等特点的引导骨再生膜亟待开发。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种覆膜生物陶瓷人工骨及制备方法，覆膜不但能维持骨缺损处良好的生物学环境，且可降解、能被人体吸收，不需要二次手术取出。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种覆膜生物陶瓷人工骨，包括生物陶瓷人工骨和包覆在生物陶瓷人工骨外表面上的覆膜；制备覆膜的原料包括丝素蛋白。优选的，制备覆膜的原料还包括生物大分子物质，生物大分子物质为壳聚糖、聚乳酸、明胶、透明质酸、聚己内酯、聚乳酸乙醇酸或胶原蛋白。进一步的，丝素蛋白与生物大分子物质的质量比为9：(3～4)。优选的，制备覆膜的原料还包括抗凝血药物。优选的，覆膜的厚度为1.0mm～1.6mm。优选的，制备生物陶瓷人工骨采用的生物陶瓷粉末为羟基磷灰石、β-磷酸三钙、碳酸钙、硅酸钙和硫酸钙中的一种或多种的混合物。所述的覆膜生物陶瓷人工骨的制备方法，包括如下步骤：步骤1，制备生物陶瓷人工骨；步骤2，将制备覆膜的原料通过静电纺丝法包覆在生物陶瓷人工骨外表面。优选的，步骤1中，采用无丝3D打印法打印制备得到生物陶瓷人工骨。进一步的，步骤1包括：步骤1.1，将生物陶瓷粉末和粘结剂混合均匀得到浆料，再进行脱泡得到均匀的打印浆料；根据患者骨缺损部位的CT、MRI或X线，得到人工骨三维模型；步骤1.2，采用打印浆料，并根据人工骨三维模型，利用3D生物陶瓷打印机打印得到生物陶瓷人工骨，对打印完成的生物陶瓷人工骨进行冻干处理。优选的，步骤2包括：步骤2.1，将制备覆膜的原料溶解于溶剂中，搅拌，配制成静电纺丝混合溶液；步骤2.2，将生物陶瓷人工骨置于静电纺丝机接收装置上，然后采用静电纺丝混合溶液进行静电纺丝覆膜；步骤2.3，将覆膜后的生物陶瓷人工骨烘干。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术所述的覆膜生物陶瓷人工骨用于修复骨缺损时，一方面，覆膜具有引导骨再生膜的作用，能维持骨缺损处相对稳定的生物学环境，能有效阻止骨缺损处纤维软组织的嵌入，能够保证膜下成骨所需的时间和空间的充足，确保在骨生成之前，骨的生长不受到上皮结缔组织的干扰，引导稳定环境中骨缺损处的骨再生，加强骨愈合，有效避免由于骨膜缺损造成的修复障碍；生物陶瓷人工骨具有骨诱导性和骨传导性，在人工骨上覆膜能够有效提高人工骨的细胞种植效率和黏附能力，同时避免由于骨膜缺损造成的骨不连现象，有效提高成骨修复率。另一方面，本专利技术的覆膜采用丝素蛋白制备得到，丝素蛋白对人体无毒害作用，细胞黏附性能好，具有优良的生物相容性，更重要的是其可被蛋白酶水解降解，其降解产物对组织无毒副作用，使用后无需二次手术取出，减少病人痛苦，具有显著有益效果。材料降解吸收时间和降解产物对成骨的影响是可降解材料治疗骨缺损的关键问题，而最佳的材料降解时间应在6周至几个月的范围内，且其降解产物应无毒性且不阻碍新骨形成，丝素蛋白满足这些条件。进一步的，覆膜的原料中增加生物大分子物质，更加利于成膜。当使用壳聚糖时，使得产品还具有止血、消炎、灭菌、促进伤口愈合及调节机体免疫作用的生物学功能。进一步的，本专利技术的覆膜中还可以负载药物，载药的覆膜生物陶瓷人工骨具有优异的消炎、镇痛及抗凝血性能，能有效避免骨修复，尤其是下肢骨修复过程中出现的感染及血栓等并发症。本专利技术采用静电纺丝技术在生物陶瓷人工骨包覆覆膜，覆膜中的纳米纤维具有高比表面积、溶解速率好、小尺寸及孔隙率高的特性，有利于细胞的粘附、迁移和增殖，当负载药物时可以让药物快速渗入，同时溶剂的快速挥发也限制了药物的重结晶。进一步的，采用3D打印技术可调控人工骨的孔径、孔隙率及几何外形，真正实现了对骨创伤患者的个性化精准治疗。附图说明图1是实施例1静电纺丝覆膜生物陶瓷人工骨制备流程图；图2是实施例2静电纺丝覆膜生物陶瓷人工骨制备流程图；图3为丝素蛋白示意图；图4为实施例1制备的丝素蛋白/壳聚糖静电纺丝纤维的SEM图(5000×)。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术所述的覆膜生物陶瓷人工骨，包括生物陶瓷人工骨和包覆在生物陶瓷人工骨外表面上的覆膜。生物陶瓷人工骨的制备原料包括生物陶瓷粉末和粘结剂，生物陶瓷粉末为羟基磷灰石(HA)、β-磷酸三钙(β-TCP)、碳酸钙、硅酸钙和硫酸钙中的一种或多种的混合物。羟基磷灰石和β-磷酸三钙作为生物活性陶瓷，它们在结构和组成上都与天然骨基质中的矿物类似，是很好的仿生材料，具有良好的生物相容性、生物活性、骨诱导性和骨传导性，被广泛应用于骨修复材料。粘结剂优选聚乙烯醇或胶原蛋白。聚乙烯醇属于水溶性聚合物，它能与丝素蛋白共溶于水中形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种覆膜生物陶瓷人工骨，其特征在于，包括生物陶瓷人工骨和包覆在生物陶瓷人工骨外表面上的覆膜；制备覆膜的原料包括丝素蛋白。/n

【技术特征摘要】
1.一种覆膜生物陶瓷人工骨，其特征在于，包括生物陶瓷人工骨和包覆在生物陶瓷人工骨外表面上的覆膜；制备覆膜的原料包括丝素蛋白。


2.根据权利要求1所述的覆膜生物陶瓷人工骨，其特征在于，制备覆膜的原料还包括生物大分子物质，生物大分子物质为壳聚糖、聚乳酸、明胶、透明质酸、聚己内酯、聚乳酸乙醇酸或胶原蛋白。


3.根据权利要求2所述的覆膜生物陶瓷人工骨，其特征在于，丝素蛋白与生物大分子物质的质量比为9：(3～4)。


4.根据权利要求1所述的覆膜生物陶瓷人工骨，其特征在于，制备覆膜的原料还包括抗凝血药物。


5.根据权利要求1所述的覆膜生物陶瓷人工骨，其特征在于，覆膜的厚度为1.0mm～1.6mm。


6.根据权利要求1所述的覆膜生物陶瓷人工骨，其特征在于，制备生物陶瓷人工骨采用的生物陶瓷粉末为羟基磷灰石、β-磷酸三钙、碳酸钙、硅酸钙和硫酸钙中的一种或多种的混合物。


7.权利要求1-6任一项所述的覆膜生物陶瓷人工骨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆丰，魏静，益明星，
申请(专利权)人：西安点云生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61