一种促进骨损伤修复的植入绷带及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种促进骨损伤修复的植入型绷带材料及制备方法。绷带由多孔网格片状物及其两侧表面被有机‑无机复合超细纤维多孔薄膜覆盖物构成，下层为含生物玻璃微粒的超细纤维多孔网络，中间层为聚合物多孔网格，上层为含无机矿物微粒的超细纤维多孔网络构成；两侧表面超细纤维中的无机物分别为抑制炎症、抗感染并促进软组织再生修复的生物玻璃微粒和抑制炎症并促进骨再生修复的无机矿物微粒组成，绷带通过三维打印、静电纺丝工艺制备。本发明专利技术方法操作方便，对各种骨折或骨缺损的肌肉、骨膜、骨骼等软、硬组织内的炎症具有显著抑制效果，并促进软、硬组织快速愈合并修复，植入型绷带的降解速率可调控，并对常见病原菌、真菌有显著抑菌作用。

【技术实现步骤摘要】
一种促进骨损伤修复的植入绷带及制备方法
本专利技术属于生物医用植入材料领域的一种植入绷带及制备方法，具体是涉及了一种促进骨损伤软、硬组织协同再生修复的植入型绷带材料及制备方法。
技术介绍
骨损伤通常包括骨折、骨缺损，后者又可称为骨创伤、骨缺失。在我国，每年有十万以上的人口规模死于因交通事故、跌落、砸伤、跌倒等意外事故所致的骨折或骨创伤，也有百万级的民众因各种手术、疾病、炎症造成骨缺损或者骨缺失，尤其是在中老年人各种慢性疾病和炎症造成骨损伤部位，血供差并且恢复缓慢，造成骨折延迟愈合、畸形愈合甚至不愈合(骨不连)。尽管常规的骨折治疗在临床已经形成的广泛的共识和经验，但是大量肌肉、骨膜损伤严重的肢体骨骨折、老年人髋部骨折，需要二次手术甚至致残、致死风险极高，迄今肢体骨的骨折延迟愈合发病率高达6％～10％，远高于人工假体感染的临床发生率。同时，肢体骨大段骨缺损的再生重建更是需要对血供恢复效率要求更高，骨膜损伤严重的骨创伤，需要相关治疗方法促进骨膜再生，为骨创伤提供种子干细胞和血供，因而是一项值得深入研究的重大问题。目前常用的骨折护理和促进骨创伤修复的包括外用帮带、金属支架或者植入钢板、髓内钉、人工骨、自体骨等等，并会采用抗感染和抗炎症药物、缓解骨质疏松药物、促进骨损伤修复的营养品、中草药等在围手术期进行辅助治疗。对于骨膜损伤严重的患者，还通过骨膜移植等解决血供问题。不过，这些常规的骨损伤修复治疗中往往忽视了肌肉、骨膜损伤以及由此带来的软组织炎症对骨折端愈合产生的不利影响。近年来，人们更加重视仿生骨膜的基础研究和开发，大量基于水凝胶、电纺纤维薄膜或者脱细胞外基质被用于骨膜组织工程的支架载体，并研究骨髓间充质干细胞、骨膜源干细胞在这些仿生基质材料上生长并促进血管化和成骨的功能特点。遗憾的是，人们还是忽视了软、硬组织内炎症反应、细菌性感染等潜在问题对骨损伤延迟愈合、修复的作用和影响，尤其是中老年人骨质疏松、糖尿病、股骨头坏死等骨骼疾病和代谢能力显著下降对骨折愈合效率的不利影响。因此，亟待研究开发骨膜严重受损丢失、肌肉严重受损的骨折和骨创伤治疗中，或者肌肉覆盖量极为有限的肢体骨折、骨缺损问题的高效愈合修复问题的新材料。据此，促进骨损伤修复的新材料，必然要求对损伤部位软、硬组织的创面实现同步干预和调控，尤其是解决三个方面的问题：一是肌肉组织创伤引起的持续炎症反应可能对骨损伤内修复产生不利影响，以及肌肉创伤需要及时愈合并且防控感染的问题。二是骨膜损毁后骨缺损内血供收到严重影响，骨膜自身重建修复过程并不能给与骨损伤修复提供营养供给方面的积极支撑，以及骨膜源干细胞缺失也会危及骨损伤愈合效率的改善。三是病理性骨骼内骨损伤快速修复的活性刺激需要外部供给，并避免软组织创伤的慢性炎症参与到骨缺损断端细胞与分子生物学过程，不利于血管再生及软骨性骨痂形成问题。因此，对这类骨损伤问题的干预治疗，不能仅仅依赖于口服、静脉注射或者仿生性组织工程化骨膜植入，必须建立基于软硬组织感染、炎症和新生组织便于生长的基质并协同修复三个方面协同的多功能化植入物进行高效介导作用，才能够解决临床不少骨损伤延迟愈合、畸形愈合等问题。近年来的研究发现一些无机氧化物构建的非晶玻璃态材料或者无机离子对各种细菌具有显著抑制甚至杀灭效果，能够调节免疫细胞活性，介导炎症反应向组织修复方向发展，并且还可以促进血管化和皮肤、骨膜等软组织再生愈合。譬如大量研究发现铜、锌离子能够抑制和杀灭创伤中的有害细菌，并具有广谱杀菌性能。同时，锌、镁等离子还可以调节免疫细胞的炎性因子表达，具有抗炎效果；并且铜、镁离子可以调节血管内皮细胞活性及血管化生长因子的高效表达，从而显示出优良的促进血管化效果。其次，人们也相继证实，一些可降解的钙磷酸盐、钙(镁)硅酸盐无机化合物材料能够促进骨组织再生修复，掺杂锌、镁、铜等无机离子后具有抗炎和杀菌等多功能性。因此，通过构建具有抗炎、防感染并促进软、硬组织同步再生修复的骨折治疗材料解决临床棘手问题是可行的。根据现有技术研究来看，迫切需要创建在化学组成、微纳结构、理化性能、力学性能(涉及到手术植入的可操控性及术后较长时期内结构稳定性)以及生物学效应上均满足临床上人体内多种骨损伤高效愈合修复的多功能性植入绷带材料，这样的材料不仅具备在细胞、分子水平上实现对人体细胞的相容性，并主动调控血管化、肌肉、骨膜、骨骼等软、硬组织再生，同时材料的微结构有利于营养传输且有利于组织再生修复粘附、生长。因此，只有在化学组成、微结构、功能上通过创新设计和优化构建，才能成为新一代促进骨损伤修复的植入绷带材料，解决大量临床骨损伤延迟愈合、不修复等的风险问题。根据现有专利技术、研究文献报道以及临床应用来看，迫切需要设计能促进骨损伤修复的植入绷带，这样的促进骨损伤修复的植入绷带需要具备的功能和功效包括：1)在创面清洗不彻底或者其它组织器官细菌迁移到创面也能保持不被感染；2)具有良好的手术可塑性和操作性，并在骨损伤愈合的早期阶段发生显著性多功能协同性能；3)能快速、有效地控制感染，抑制慢性炎症发展，促使炎性反应向组织再生方向发展；4)促进血管化；5)对骨损伤断端具有刺激成骨活性；6)能成为骨膜再生的基质(支架)并促进骨膜再生重建；7)价格经济，易于广泛流通和配备；8)无副作用，不对伤口组织造成新损伤，具有优良的生物相容性，在骨损伤修复和骨痂改建完成时基本完成降解吸收。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中缺失的技术空白，本专利技术提出了一种促进骨损伤修复的植入绷带材料及制备方法，片状多孔性网格聚合物材料两个面分别由有机-无机复合超细纤维膜覆盖的绷带型材料，用于促进骨损伤修复并防控各种副反应，弥补了现有技术的严重缺陷和不足。本专利技术是两种多功能性无机超细颗粒材料被整合到二维多孔网格两个表面，通过其降解释放多种活性离子组合物解决骨损伤创面中软、硬组织愈合中的功能需求。本专利技术促进骨损伤修复的植入绷带材料在与创面接触后，与骨缺损和肌肉分别接触面的纤维网络中的超细微粒均会释放多元无机离子组合物并引起局部消炎、抗感染以及促进血管化和组织再生修复功效，对各类严重骨损伤损伤具有优良促进愈合修复功效。本专利技术促进骨损伤修复的植入绷带材料既解决了快速消炎、高效抑菌、促进肌肉、骨膜再生以及骨折断端愈合修复等多种功能，还解决了可操作性简便、完全降解吸收等问题，从而达到理想的促进骨损伤修复的标准，为解决临床问题提供了优越的新型促进骨损伤修复的植入绷带材料。本专利技术采用的技术方案是：一、一种促进骨损伤修复的植入绷带材料：所述促进骨损伤修复的植入绷带材料为多层化多孔网络结构，下层主要由含生物玻璃微粒的超细纤维多孔网络构成，中间层主要由聚合物多孔网格构成，上层主要由含无机矿物微粒的超细纤维多孔网络构成，纤维多孔网络和聚合物多孔网格的孔道分别为0.30～1200μm和200～1800μm水平。【上述的超细是指纳米到数十微米级直径的纤维。】所述的生物玻璃微粒的粒度为0.04～8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种促进骨损伤修复的植入绷带材料，其特征在于：/n所述促进骨损伤修复的植入绷带材料为多层化多孔网络结构，下层主要由含生物玻璃微粒的超细纤维多孔网络构成，中间层主要由聚合物多孔网格构成，上层主要由含无机矿物微粒的超细纤维多孔网络构成，纤维多孔网络和聚合物多孔网格的孔道分别为0.30～1200μm和200～1800μm水平。/n

【技术特征摘要】
1.一种促进骨损伤修复的植入绷带材料，其特征在于：
所述促进骨损伤修复的植入绷带材料为多层化多孔网络结构，下层主要由含生物玻璃微粒的超细纤维多孔网络构成，中间层主要由聚合物多孔网格构成，上层主要由含无机矿物微粒的超细纤维多孔网络构成，纤维多孔网络和聚合物多孔网格的孔道分别为0.30～1200μm和200～1800μm水平。


2.根据权利要求1所述的一种促进骨损伤修复的植入绷带材料，其特征在于：所述的生物玻璃微粒的粒度为0.04～8μm，所述的无机矿物微粒的颗粒度为0.02～20μm。


3.根据权利要求1所述的一种促进骨损伤修复的植入绷带材料，其特征在于：所述的生物玻璃微粒是以由添加介孔结构导向剂采用溶胶-凝胶方法制备的硅氧化物和硼氧化物为介孔结构骨架，介孔结构骨架中添加多元氧化物，多元氧化物在介孔结构骨架中杂化为全玻璃态或部分玻璃态物质而形成，主要成分为SiO2-B2O3-CaO-MgO。


4.根据权利要求1所述的一种促进骨损伤修复的植入绷带材料，其特征在于：所述的无机矿物微粒的主要成分为钙磷酸盐、钙硅酸盐、钙镁硅酸盐、钙-锌硅酸盐、镁硅酸盐、镁磷酸盐、锌磷酸盐物质。


5.根据权利要求4所述的一种促进骨损伤修复的植入绷带材料，其特征在于：所述的无机矿物微粒还含有Cu2+、Zn2+、Sr2+和Na+离子其中的一种或者多种掺杂离子。


6.根据权利要求5所述的一种促进骨损伤修复的植入绷带材料，其特征在于：所述的无机矿物微粒中各无机金属离子和酸根离子的摩尔份数为：
SiO32-/PO43-1～54份
Ca2+1～60份
Mg2+0～52份
Zn2+0～20份
Cu2+0.6～6份
Sr2+0～12份
Na...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟中入，杨贤燕，徐三中，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33