一种功能型骨修复复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种功能型骨修复复合材料及其制备方法和应用。所述功能型骨修复复合材料包括：陶瓷基复合材料、壳聚糖、活性物质，壳聚糖含量为陶瓷基复合材料的2wt％

【技术实现步骤摘要】
一种功能型骨修复复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物医用材料
，具体涉及一种功能型骨修复复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]因外伤、退行性病变、先天畸形、骨肿瘤、种植牙、牙周疾病等原因造成的骨缺损或损伤缺损等疾病越来越多。自体骨作为最理想的骨移植材料，有较强的骨诱导性，但来源有限。异体骨如Bio
‑
oss松质骨，作为进口骨粉，其价格高，增加手术成本；且可塑性差，机械强度低，应用于部分非承力部位或口腔领域难以获得良好的空间稳定性。
[0003]目前用于人工骨粉或支架的生物医用材料主要有胶原蛋白、羟基磷灰石、磷酸三钙、聚乳酸羟基乙酸等。胶原蛋白具有良好的生物相容性及止血性，但有一些副反应(组织矿化等)及免疫原问题；羟基磷灰石具有优良的生物相容性和较好的骨传导性，但基本无骨诱导能力，很难降解；磷酸三钙具有生物降解性、生物相容性、骨传导性及生物无毒性，但降解速度不可控；而聚乳酸羟基乙酸等人工合成有机材料可诱导促进成骨细胞的黏附、增殖和分化，但降解后易引起炎症反应，且骨传导性差。
[0004]因此，开发出具有良好的生物相容性、骨诱导或骨传导、促骨修复能力强等综合性能的新型生物医用复合材料作为替代材料用于人工骨支架或骨粉成为丞待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足及缺陷，本专利技术旨在提供一种功能型骨修复复合材料及其制备方法和应用。本专利技术通过将锶掺杂再生硅材料与生物医用陶瓷材料进行复配得到陶瓷基复合材料，然后将药物和/或生长因子负载于陶瓷基复合材料及天然聚合物材料上，三者协同作用能够有效加快骨修复时间及提高骨修复效果，可实现多种非承重部位骨缺损的修复，如骨科创伤以及手术类的非结构性植骨；颌面部骨组织非节段性缺损的填充；以及口腔科需要植骨填充的骨缺损，包括牙周骨缺损修复、牙周骨损伤修复、拔牙处缺损修复、牙槽脊增宽增高等，具有良好的应用前景。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种功能型骨修复复合材料，采用如下技术方案：
[0007]一种功能型骨修复复合材料，包括：陶瓷基复合材料、壳聚糖、活性物质，壳聚糖含量为陶瓷基复合材料的2wt％
‑
8wt％(比如2.5wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、7.5wt％)；活性物质含量为陶瓷基复合材料的0.01wt％
‑
0.03wt％(比如0.012wt％、0.015wt％、0.018wt％、0.02wt％、0.022wt％、0.025wt％、0.028wt％)；其中，以重量百分比计，所述陶瓷基复合材料包括：锶掺杂再生硅材料60wt％
‑
90wt％(比如63wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、88wt％)，生物医用陶瓷材料10wt％
‑
40wt％(比如12wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、38wt％)。
[0008]本专利技术中使用的锶掺杂再生硅材料是一种在传统生物活性玻璃基础上改进的新
型生物医用材料，含有钙、磷、硅、氧等人体必需元素，具有良好的生物活性、骨生成性及骨诱导能力，应用于再生医学领域；锶(strontium，Sr)主要存在于人体骨骼和牙齿中，能够促进骨骼正常发育，维持人体的日常生理功能。人体内缺乏锶导致骨质疏松，抑制神经肌肉兴奋性，也会对蛋白质的合成造成不利影响，同时影响破骨细胞生成骨基质和有机物的功能，使钙盐不能沉积生成骨骼。因此，锶元素具有促进成骨和抑制破骨双重作用，且Sr还具有显著的抗炎作用。本专利技术中锶掺杂再生硅材料中锶元素的作用为用Sr
2+
替换再生硅材料中的Ca
2+
，使得在锶掺杂再生硅材料降解过程中Sr与Ca起协同效应，可改善骨代谢，预防骨质疏松。若不掺杂锶，即采用普通再生硅材料也可进行骨填充修复应用，但效果会不如锶掺杂再生硅材料。
[0009]若仅将锶掺杂再生硅材料应用于功能型骨修复复合材料，虽然可以达到较好的修复效果，但其力学性能不佳，使其应用范围受限；而仅使用生物医用陶瓷材料比如羟基磷灰石存在骨诱导性差、磷酸三钙存在降解过快等问题；在骨组织缺损修复过程中，锶掺杂再生硅材料能够与体液相互作用可诱导生成三维状羟基磷灰石，生成的三维状羟基磷灰石有助于吸附生长因子、细胞因子、成骨细胞等，同时影响周围巨噬细胞的功能，成骨细胞的黏附、增殖、分化及骨基质的再生和矿化，最终促进骨的生长。虽然锶掺杂再生硅材料生成的三维状羟基磷灰石在组成成分上与普通羟基磷灰石相同，但普通羟基磷灰石植入体内后无法再次生成新的物质，且形状特定；因此，锶掺杂再生硅材料相比于上述生物医用陶瓷材料具有更优的生物相容性、骨传导、诱导性及降解可控性，将其与传统生物医用陶瓷材料进行复配后得到的陶瓷基复合材料综合性能更佳，能够满足不同的使用用途，如与羟基磷灰石复配更适合应用于口腔科，与β
‑
磷酸三钙更适合应用于降解要求高的其他非承力部位骨缺损修复。本专利技术将锶掺杂再生硅材料与传统生物医用陶瓷材料进行复配以获得一种达到齿科或骨科临床应用要求的功能型骨修复复合材料。
[0010]本专利技术中壳聚糖来源广泛，具有良好的组织相容性、生物降解性、可塑性与黏附性，并且其具有促进骨细胞和成纤维细胞黏附、分化和增殖，以及引导和促进骨形成的作用，多用于联合其他材料制备骨填充材料；本专利技术利用壳聚糖的生物粘附性作为活性物质(药物和/或生长因子)控释输送系统的载体。
[0011]本专利技术中活性物质(药物和/或生长因子)具有促成骨、血管生成功能；将其单独用于骨科治疗常伴有易被稀释，或局部有效浓度不足，难以发挥有效作用，多次使用成本高，因此，将其负载于锶掺杂再生硅材料及壳聚糖上达到缓慢释放的作用，三者协同效用将有效加快骨修复时间及提高修复效果。
[0012]在上述功能型骨修复复合材料中，作为一种优选实施方式，所述锶掺杂再生硅材料包括：SiO2、CaO、P2O5、SrO，其中，SiO2占所述锶掺杂再生硅材料的摩尔分数为54％
‑
58％(比如54.5％、55％、55.5％、56％、56.5％、57％、57.5％)，CaO占所述锶掺杂再生硅材料的摩尔分数为28％
‑
36％(比如29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％)，P2O5占所述锶掺杂再生硅材料的摩尔分数为4％
‑
8％(比如4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％)，SrO占所述锶掺杂再生硅材料的摩尔分数为1％
‑
10％(比如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％)；优选地，所述锶掺杂再生硅材料的粒径为10
‑
20μm(比如11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm)；优选地，所述锶掺杂再生硅材料的比面积为550
‑
800m2/g(比如560m2/g、6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能型骨修复复合材料，其特征在于，包括：陶瓷基复合材料、壳聚糖、活性物质，壳聚糖含量为陶瓷基复合材料的2wt％
‑
8wt％；活性物质含量为陶瓷基复合材料的0.01wt％
‑
0.03wt％；其中，以重量百分比计，所述陶瓷基复合材料包括：锶掺杂再生硅材料60wt％
‑
90wt％，生物医用陶瓷材料10wt％
‑
40wt％。2.根据权利要求1所述的功能型骨修复复合材料，其特征在于，所述锶掺杂再生硅材料包括：SiO2、CaO、P2O5、SrO，其中，SiO2占所述锶掺杂再生硅材料的摩尔分数为54％
‑
58％，CaO占所述锶掺杂再生硅材料的摩尔分数为28％
‑
36％，P2O5占所述锶掺杂再生硅材料的摩尔分数为4％
‑
8％，SrO占所述锶掺杂再生硅材料的摩尔分数为1％
‑
10％。3.根据权利要求1或2所述的功能型骨修复复合材料，其特征在于，所述锶掺杂再生硅材料的粒径为10
‑
20μm；优选地，所述锶掺杂再生硅材料的比面积为550
‑
800m2/g。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的功能型骨修复复合材料，其特征在于，所述生物医用陶瓷材料为羟基磷灰石、β
‑
磷酸三钙、双相钙磷陶瓷或硫酸钙中的一种或几种；优选地，所述生物医用陶瓷材料的粒径为20
‑
50μm。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的功能型骨修复复合材料，其特征在于，所述活性物质为...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡方，秦月，郭创州，
申请(专利权)人：北京幸福益生再生医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：