具有核壳结构的可降解人工骨颗粒及其制备方法技术

本公开描述了一种具有核壳结构的可降解人工骨颗粒，其特征在于，具有核壳结构，核壳结构包括内核层和包覆于内核层的外表面的外壳层，内核层的材料与外壳层的材料不同，并且内核层和外壳层呈陶瓷相，内核层的降解速率小于外壳层的降解速率，外壳层为多孔结构，多孔结构包括具有第一孔径的多个通孔和具有第二孔径的多个微孔，多个通孔的各个孔之间相互贯通，内核层选自羟基磷灰石、β‑磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种，外壳层选自羟基磷灰石、β‑磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种。根据本公开，能够获得兼顾陶瓷成骨性、成血管性和降解性能的需求的人工骨颗粒。

【技术实现步骤摘要】
具有核壳结构的可降解人工骨颗粒及其制备方法
本公开大体涉及临床骨修复领域，具体涉及一种具有核壳结构的可降解人工骨颗粒及其制备方法。
技术介绍
骨缺损是临床上常见疾病之一，例如创伤、炎症、骨病、手术等各种因素都会造成骨组织缺损。目前治疗骨缺损的方法有自体骨移植和异体骨移植等多种方法。虽然自体骨移植是临床上用于骨缺损修复的金标准，但其供骨量有限、塑形困难且无法满足大面积特定形状的修复要求。异体骨虽能解决骨源有限的问题，但植入后易发生吸收变形且抗原性较强，影响治疗效果。为解决上述问题，人工合成骨修复材料应运而生，且在巨大的临床需求驱动下，人工合成骨修复材料的研发和产业化正处于蓬勃发展的新阶段。目前活性人工骨填充修复材料一般由多孔磷酸钙陶瓷组成。该活性人工骨填充修复材料具有良好生物相容性、可降解性和易成型的特性。多孔磷酸钙陶瓷通常被制作成块状、楔形、圆柱形、球形颗粒。其中，临床上大量使用的是多孔磷酸钙陶瓷球形颗粒。目前，磷酸钙陶瓷通分为如下三种：羟基磷灰石(HA)相组分陶瓷、β-磷酸三钙(β-TCP)相组分陶瓷以及由前两相复合形成的双相磷酸钙(BCP)陶瓷。这三种相组分的生物活性各有不同：HA陶瓷具有良好的骨传导能力，但降解速率较为缓慢；β-TCP具有较高的促血管生成活性，但降解过快；BCP陶瓷降解适中，与新骨生成速度匹配，骨传导能力低于HA，但高于β-TCP，促血管生成能力高于HA，但低于β-TCP。不同宿主骨环境对陶瓷成骨性、成血管性和降解性能的需求各异，目前的磷酸钙陶瓷往往难以兼具多种性能。r>
技术实现思路
本公开是有鉴于上述的状况而提出的，其目的在于提供一种根据本公开，能够获得兼顾陶瓷成骨性、成血管性和降解性能的需求的具有核壳结构的可降解人工骨颗粒及其制备方法。为此，本公开第一方面提供了一种具有核壳结构的可降解人工骨颗粒，其特征在于，具有核壳结构，所述核壳结构包括内核层和包覆于所述内核层的外表面的外壳层，所述内核层的材料与所述外壳层的材料不同，并且所述内核层和所述外壳层呈陶瓷相，所述内核层的降解速率小于所述外壳层的降解速率，所述外壳层为多孔结构，所述多孔结构包括具有第一孔径的多个通孔和具有第二孔径的多个微孔，所述多个通孔的各个孔之间相互贯通，所述内核层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种，所述外壳层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种。在本公开中，具有核壳结构的可降解人工骨颗粒包括内核层和包覆于内核层的外表面的外壳层，内核层与外壳层的材料不同，内核层和外壳层呈陶瓷相，内核层的降解速率小于外壳层的降解速率，外壳层为多孔结构，多孔结构包括具有第一孔径的多个通孔和具有第二孔径的多个微孔，多个通孔的各个孔之间相互贯通，内核层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种，外壳层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种。在这种情况下，能够基于实际需求获得兼顾较好的陶瓷成骨性、成血管性和降解性能的人工骨颗粒。在本公开第一方面所涉及的可降解人工骨颗粒中，可选地，所述核壳结构还包括设置在所述外壳层的外表面的单层包裹层，所述单层包裹层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的一种，所述外壳层的材料与所述单层包裹层的材料不同。在这种情况下，能够获得具有三层结构的可降解人工骨颗粒。在本公开第一方面所涉及的可降解人工骨颗粒中，可选地，所述核壳结构还包括设置在所述外壳层的外表面的多层包裹层，所述多层包裹层中每层包裹层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的一种，所述外壳层的材料与直接设置在所述外壳层的外表面的包裹层的材料不同，所述多层包裹层中相邻的包裹层的材料不同。在这种情况下，能够获得具有多层结构的可降解人工骨颗粒。在本公开第一方面所涉及的可降解人工骨颗粒中，可选地，所述第一孔径大于所述第二孔径，所述第一孔径为30μm-400μm，所述第二孔径为0.1μm-2μm。在这种情况下，能够有利于成骨细胞在人工骨颗粒上的粘附、铺展、爬行与增殖。本公开第二方面提供了一种可降解人工骨颗粒的制备方法，其特征在于，包括：准备第一磷酸钙粉体、海藻酸盐溶液、粘结剂，并进行混合，接着加入发泡剂和水进行搅拌，获得第一浆料，将所述第一浆料进行加热以获得第一发泡浆料，所述第一磷酸钙粉体选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种；准备第二磷酸钙粉体、海藻酸盐溶液、粘结剂，并进行混合，接着加入发泡剂和水进行搅拌，获得第二浆料，将所述第二浆料进行加热以获得第二发泡浆料，所述第二磷酸钙粉体选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种，并且所述第二磷酸钙粉体与所述第一磷酸钙粉体不同；将所述第一发泡浆料和所述第二发泡浆料进行挤出成型以形成第二发泡浆料包裹第一发泡浆料的混合球状体并进行固化形成陶瓷胚体，其中，在挤出成型的过程中，第一发泡浆料的挤出速率和第二发泡浆料的挤出速率分别以正弦波的形式变化；并且对所述陶瓷胚体进行烧结，以获得人工骨颗粒。在本公开中，利用第一磷酸钙粉体、海藻酸盐溶液、粘结剂、发泡剂和水获得第一浆料，将第一浆料进行加热以获得第一发泡浆料，利用第二磷酸钙粉体、海藻酸盐溶液、粘结剂、发泡剂和水获得第二浆料，将第二浆料进行加热以获得第二发泡浆料，第一磷酸钙粉体和第二磷酸钙粉体分别选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种且第二磷酸钙粉体与第一磷酸钙粉体不同。在这种情况下，通过加热发泡剂分解产生气泡使得第一发泡浆料和第二发泡浆料具有贯通气孔。将第一发泡浆料和第二发泡浆料进行挤出成型以形成第二发泡浆料包裹第一发泡浆料的混合球状体并进行固化形成陶瓷胚体，其中，在挤出成型的过程中，第一发泡浆料的挤出速率和第二发泡浆料的挤出速率分别以正弦波的形式变化；在这种情况下，能够自动化连续获得混合球状体以形成核壳结构的陶瓷胚体。对陶瓷胚体进行烧结，以获得人工骨颗粒。在这种情况下，对陶瓷胚体进行烧结获得人工骨颗粒，在这种情况下，烧结过程中海藻酸盐发生分解脱离使得人工骨颗粒内部留下丰富的微孔。在本公开第二方面所涉及的制备方法中，可选地，在烧结处理中，以3-5℃/min的升温速率在1100℃下高温烧结2小时，接着自然降温至室温。在这种情况下，通过具体的烧结处理，能够使得海藻酸盐发生分解脱离使得人工骨颗粒内部留下丰富的微孔。在本公开第二方面所涉及的制备方法中，可选地，在所述挤出成型中，利用同轴双层喷头分别挤出第一发泡浆料和第二发泡材料，第一发泡浆料的挤出速率与第二发泡材料的挤出速率比值为1：3，所述第二发泡浆料的挤出速率的正弦波相位比所述第一发泡浆料的挤出速率的正弦波相位差是45度-90度。在这种情况下，能够使得第一发泡浆料与第二发泡浆料的挤出速率匹配，以自动化连续产生核壳结构的混合球状体。在本公开第二方面所涉及的制备方法中，可选地，所述人工骨颗粒的尺寸通过对海藻酸盐溶液的浓度和所述同轴双层喷头的直径的调节来获得。在这种情况下，能够基于应用场景获取不同大小的人工骨颗粒。在本公开第二方面所涉及的制备方法中，可选地，在对混合球状体进行固化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有核壳结构的可降解人工骨颗粒，其特征在于，具有核壳结构，所述核壳结构包括内核层和包覆于所述内核层的外表面的外壳层，所述内核层的材料与所述外壳层的材料不同，并且所述内核层和所述外壳层呈陶瓷相，所述内核层的降解速率小于所述外壳层的降解速率，所述内核层和所述外壳层为多孔结构，所述多孔结构包括具有第一孔径的多个通孔和具有第二孔径的多个微孔，所述多个通孔的各个孔之间相互贯通，所述内核层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种，所述外壳层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有核壳结构的可降解人工骨颗粒，其特征在于，具有核壳结构，所述核壳结构包括内核层和包覆于所述内核层的外表面的外壳层，所述内核层的材料与所述外壳层的材料不同，并且所述内核层和所述外壳层呈陶瓷相，所述内核层的降解速率小于所述外壳层的降解速率，所述内核层和所述外壳层为多孔结构，所述多孔结构包括具有第一孔径的多个通孔和具有第二孔径的多个微孔，所述多个通孔的各个孔之间相互贯通，所述内核层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种，所述外壳层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的可降解人工骨颗粒，其特征在于：
所述核壳结构还包括设置在所述外壳层的外表面的单层包裹层，所述单层包裹层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种，所述外壳层的材料与所述单层包裹层的材料不同。


3.根据权利要求1所述的可降解人工骨颗粒，其特征在于：
所述核壳结构还包括设置在所述外壳层的外表面的多层包裹层，所述多层包裹层中每层包裹层选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的一种，所述外壳层的材料与直接设置在所述外壳层的外表面的包裹层的材料不同，所述多层包裹层中相邻的包裹层的材料不同。


4.根据权利要求1或2所述的可降解人工骨颗粒，其特征在于：
所述第一孔径大于所述第二孔径，所述第一孔径为30μm-400μm，所述第二孔径为0.1μm-2μm。


5.一种可降解人工骨颗粒的制备方法，其特征在于，包括：准备第一磷酸钙粉体、海藻酸盐溶液、粘结剂，并进行混合，接着加入发泡剂和水进行搅拌，获得第一浆料，将所述第一浆料进行加热以获得第一发泡浆料，所述第一磷酸钙粉体选自羟基磷灰石、β-磷酸三钙、双相磷酸钙中的至少一种；准备第二磷酸钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓，杨龙，朱向东，张兴栋，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51