载抗骨质疏松药物人工骨材料以及制备人工骨的方法技术

本发明专利技术公开一种载抗骨质疏松药物人工骨材料以及制备人工骨的方法，该方法包括：将羟基磷灰石颗粒、胶原蛋白粉末、分散剂、抗骨质疏松药物和微量元素溶于去离子水，并调节PH值，混合均匀得到浆料；将浆料球磨和超声振荡后，制得墨水悬浮液；将墨水悬浮液装入3D直写成型设备的喷筒中，将计算机与直写成型设备连接，设置3D直写设备的程序以及仿骨结构模型，通过控制墨水悬浮液的流变性能逐层叠加在空气中打印，干燥后得到载抗骨质疏松药物仿骨结构材料。本发明专利技术人工骨材料，可发挥修复骨缺损和药物载体的双重作用，具有良好的生物相容性及诱导骨再生能力的同时，抗骨质疏松药物可进一步促进骨组织的再生。促进骨组织的再生。

【技术实现步骤摘要】
载抗骨质疏松药物人工骨材料以及制备人工骨的方法


[0001]本专利技术属于生物医学材料制备成型领域，具体涉及载抗骨质疏松药物人工骨材料以及制备人工骨的方法。

技术介绍

[0002]骨缺损是临床中常见的疾病，可由能量创伤、骨肿瘤切除、骨髓炎清创等导致。如何修复大块的骨缺损，传统的方法主要是自体骨移植和同种异体骨移植。但自体骨移植取材受到限制，无法满足大块骨缺损的需求，且会对患者造成二次损伤，感染、疼痛等并发症多。同种异体骨移植存在传播疾病，免疫排斥，愈合不良等问题。随着材料学和生物医学的发展，骨组织工程支架的出现可很好的满足骨缺损修复的需求，解决取材不足，免疫排斥反应等问题，甚至可结合3D打印技术，实现患者骨缺损部位的个性化定制。因此，如何制备良好的骨组织工程支架，是目前的研究热点。
[0003]3D打印技术的发展有望制备出理想的人造骨。利用3D打印技术制备骨材料，不仅可根据患者需求制备外形匹配的骨支架，还可精确调控骨支架的内部孔隙结构。目前常用的骨组织工程支架材料包括高分子材料，陶瓷材料和金属材料，但单一的材料均存在生物相容性，骨传导，骨诱导，力学强度等方面的劣势，不能满足理想人工骨的需求，将多种材料复合制成复合支架，有望使各种材料的优缺点互补，获得理想的支架材料。目前的3D打印技术可分为熔融沉积技术，三维打印技术，选择性激光烧结技术，三微生物描绘技术，低温沉积制造技术等，可制备出具备精密内部结构的骨三维支架，但均存在制备过程复杂，制备材料受限等问题，制备的支架在力学性能和生物学性能上还存在着缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种载抗骨质疏松药物人工骨材料以及制备人工骨的方法，旨在解决现有骨移植的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的一种载抗骨质疏松药物人工骨材料包括羟基磷灰石颗粒、胶原蛋白粉末、分散剂、抗骨质疏松药物、微量元素和去离子水。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的一种利用3D直写成型技术制备载抗骨质疏松药物人工骨材料的方法包括以下步骤：
[0007](1)将羟基磷灰石颗粒、胶原蛋白粉末、分散剂、抗骨质疏松药物和微量元素溶于去离子水，并调节PH值，混合均匀得到浆料；
[0008](2)将浆料球磨和超声振荡后，制得墨水悬浮液；
[0009](3)将墨水悬浮液装入3D直写成型设备的喷筒中，将计算机与直写成型设备连接，设置3D直写设备的程序以及仿骨结构模型，通过控制墨水悬浮液的流变性能逐层叠加在空气中打印，干燥后得到载抗骨质疏松药物仿骨结构材料；其中，仿骨结构模型的建立步骤为采集需要打印的骨缺损部位的CT信息，通过3D建模软件构建人工骨结构模型。
[0010]优选地，所述羟基磷灰石颗粒的粒径范围为0.1
‑
10um。
[0011]优选地，所述分散剂为聚丙烯酸、聚乙酰亚胺中的一种或几种。
[0012]优选地，所述浆料中的抗骨质疏松药物含量为150mg/mL。
[0013]优选地，羟基磷灰石颗粒与胶原蛋白粉末的加入比例为3：2。
[0014]优选地，所述抗骨质疏松药物包括唑来膦酸钠、阿仑膦酸钠、依替膦酸钠、利塞膦酸钠、依班膦酸钠中的一种或几种。
[0015]优选地，调节PH值的酸碱缓冲对包括碳酸、碳酸氢盐、磷酸、磷酸氢盐、醋酸、柠檬酸、氢氧化钙中的一种或几种。
[0016]优选地，所述微量元素包括镁、锌、氯中的一种或几种。
[0017]优选地，所述步骤(2)中的球磨时间为24h，转速为100
‑
200rmp；超声震荡时间为12h。
[0018]本专利技术的专利技术构思如下：
[0019]3D直写成型技术是一种新型的无模成型技术，首先在计算机上设计出精密结构，使用与计算机连接的造型设备，通过控制生物墨水的流变性能，将墨水材料从喷头喷出，根据材料的特点选择合适的固化方式使其固化成型，可制备出复杂精细三维周期结构。与其他快速成型技术相比，3D直写成型技术生产效率高，成本低，周期短。直写成型的墨水材料可包含种类多样的原材料，有无机非金属、金属和有机聚合物等，包容性强。此外，直写成型过程对生物活性物质无害，可打印细胞、生长因子、蛋白等。基于以上优势，直写成型技术被应用于生物医学领域。而骨修复的生物活性材料和活体细胞是直写成型技术在生物医学方面的研究重点。
[0020]骨质疏松一种年龄相关性疾病，多发生于老年人和绝经后妇女，主要特征为骨量减少，骨的微观结构退化，导致骨的脆性增加，易于发生骨折，是我国和世界共同关注的公共健康问题。目前骨质疏松的治疗除了一些基本措施，如调节生活方式，运动和光照，补充适量钙剂和维生素D外，服用化学药物是主要的治疗方法。常用的抗骨质疏松药物可分为基础药物：钙剂和维生素D；骨再吸收抑制剂：降钙素，二膦酸盐类，选择性雌激素受体抑制剂，核因子κB受体活化因子配体抑制剂，雌激素；骨形成制剂：甲状旁腺激素多肽类，全段甲状腺激素；具有促骨形成金额减少骨吸收双重作用的雷尼酸锶等。
[0021]双膦酸盐类是治疗骨质疏松症最常用的一线抗骨吸收药，其作用机制为：1)直接抑制破骨细胞的增殖和凋亡，减少破骨细胞数量，改变破骨细胞活性，同时阻止破骨细胞对骨组织的粘附性，抑制骨基质的重吸收；2)双膦酸盐直接与骨基质相结合：双膦酸盐可在骨基质表面聚集，并在一定的时间内保持相对稳定的浓度，产生持续抑制骨吸收的作用；3)干扰破骨细胞介导因子的生成：如IL
‑
1、IL
‑
6、TNF，间接抑制破骨细胞活性和破骨前体细胞的分化。临床试验研究证实，应用双膦酸盐治疗骨质疏松患者可明显提高患者骨密度，降低骨折发生率，其中以唑来膦酸盐的效果最为显著。因此，将双膦酸盐类抗骨质疏松药物应用于人工骨植入术后患者，可减少人工骨的降解和吸收，促进移植物在患者体内长期稳定的存在。然而，双膦酸盐类药物的给药途径主要为口服和静脉注射，口服药物吸收率较低，且会引起明显的上消化道不良反应。静脉注射可提高吸收率，但会引起急性全身药物反应，以发热为主，以及肾脏毒性和眼毒性，长期服用还可能导致非典型股骨骨折。因此，双膦酸盐的较优的给药方式还有待进一步研究。
[0022]因此，运用3D直写成型技术制备人工骨，可很好的满足理想人工骨对于解剖结构
和生物活性的需求，简化人工骨制备过程。同时加入抗骨质疏松药物，可制备载抗骨质疏松药物人工骨，载修复骨缺损，发挥支撑作用的同时，发挥抗骨质疏松药物的作用，促进移植骨的稳定存在和骨的再生，对病人术后的康复和疾病预后有很重要的积极作用。而制备合适的固化成型墨水材料是成功实现该载抗骨质疏松药物人工骨结构的关键。因此，对于本领域的技术人员而言，发展载抗骨质疏松药物人工骨材料对于骨缺损的术后修复具有重要意义。
[0023]本专利技术所采用的技术方案与现有技术相比，至少具有下列优点：
[0024]1)本专利技术的载抗骨质疏松药人工骨可发挥修复骨缺损和药物载体的双重作用，具有良好的生物相容性及诱导骨再生能力的同时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载抗骨质疏松药物人工骨材料，其特征在于，所述材料包括羟基磷灰石颗粒、胶原蛋白粉末、分散剂、抗骨质疏松药物、微量元素和去离子水。2.一种利用3D直写成型技术制备载抗骨质疏松药物人工骨材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将羟基磷灰石颗粒、胶原蛋白粉末、分散剂、抗骨质疏松药物和微量元素溶于去离子水，并调节PH值，混合均匀得到浆料；(2)将浆料球磨和超声振荡后，制得墨水悬浮液；(3)将墨水悬浮液装入3D直写成型设备的喷筒中，将计算机与直写成型设备连接，设置3D直写设备的程序以及仿骨结构模型，通过控制墨水悬浮液的流变性能逐层叠加在空气中打印，干燥后得到载抗骨质疏松药物仿骨结构材料；其中，仿骨结构模型的建立步骤为采集需要打印的骨缺损部位的CT信息，通过3D建模软件构建人工骨结构模型。3.如权利要求2所述的利用3D直写成型技术制备载抗骨质疏松药物人工骨材料的方法，其特征在于，所述羟基磷灰石颗粒的粒径范围为0.1
‑
10um。4.如权利要求2所述的利用3D直写成型技术制备载抗骨质疏松药物人工骨材料的方法，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸、聚乙酰亚胺中的一种或几种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：权利要求书一页说明书四页，
申请(专利权)人：中南大学湘雅医院，
类型：发明
国别省市：