【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医用材料，涉及一种具有高效促成骨作用的压电多孔支架，具有可调的压电性能和优异的成骨活性。更具体地，涉及一种可以携带生物活性因子的压电多孔骨修复支架。
技术介绍
1、随着生物医学技术的不断发展，人们开始着手解决因疾病、事故、老龄化而导致的骨组织创伤和缺损问题。与常规骨折不同，大段骨损伤(骨缺损长度大于骨直径1.5～2倍)在当今的生物医学领域依旧十分棘手，因为人体骨组织对于超过临界尺寸的骨缺损不具备自我修复的能力。面对这类疾病，大量研究以及医学实践表明，植入多孔支架来促使骨组织在支架内生长，从而实现骨缺损快速和高质量重建是目前较为常用且高效的解决方案。
2、人体骨组织本身具有压电效应，在机械应力下产生表面电势，该压电响应微环境可以调控细胞成骨分化、刺激细胞重塑骨结构。目前，利用骨电学特性发展的临床应用技术(如电刺激成骨技术、电磁场刺激成骨技术)在治疗骨折、骨缺损、骨关节炎和骨坏死等骨科疾病中取得良好治疗效果。然而，电刺激装置复杂，植入困难，易造成感染引发二次疾病。另外，电场和磁场的叠加还存在引发正常组织病变的风险。因此，开发具有类似人骨压电特性的骨替代材料是生物组织工程领域研究的热点。
3、研究发现，钛酸钡等无铅压电陶瓷材料的极性不对称结构赋予其优异的铁电和压电性，在外部应力作用下材料内电轴发生偏转，产生压电电荷，从而模拟人体骨组织在运动受力时产生的压电微环境，有效促进骨细胞再生。通过复合非压电生物活性组分，旨在得到兼具压电性和生物相容性的复合材料，并在一定程度上解决压电陶瓷的生物不可降解问
4、骨组织再生是一个涉及多种细胞因子的复杂生物学过程。因此，在组织工程支架中固载生物活性因子是提高其生物活性的有效手段。然而，目前少有研究将材料的压电效应与生物活性因子相结合，研究电信号与生物活性因子对细胞生物相容性和成骨活性的共同作用。
5、因此，迫切需要研究一种压电多孔支架，三维连通孔结构不仅可以保证力学刺激的有效传递，同时其高比表面积为生物活性因子的固载提供了充足空间。压电多孔支架可发挥支架压电效应、多孔结构以及因子生物活性的协同作用，以促进骨缺损的高效快速修复。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种压电多孔支架，用于快速修复和治疗骨缺损。
2、本专利技术的第一方面，提供一种压电多孔支架，所述压电多孔支架由生物组分与压电组分通过粘结剂混合、烧结后经极化处理后得到，其中，
3、所述生物组分为羟基磷灰石(ha)、磷酸三钙(β-tcp)、生物玻璃(mbg)、聚磷酸钙、磷酸四钙、磷酸八钙、双相磷酸钙、聚磷酸钙中的一种或两种以上的混合物；
4、所述压电组分为钛酸钙(catio3)、铌酸钾钠(k0.5na0.5nbo3)、钛酸钡(batio3)中的一种或两种以上的混合物；
5、所述粘结剂为海藻酸钠、聚乙烯醇、纤维素中的一种或两种以上的混合物。
6、在另一优选例中，所述粘结剂以水溶液形式使用。在另一优选例中，所述粘结剂以质量浓度为5％-20％、8％-15％或10％的水溶液的形式使用。
7、在另一优选例中，生物组分为β-tcp，压电组分为catio3，所用粘结剂为质量浓度5％-20％、8％-15％或10％聚乙烯醇的水溶液。在另一优选例中，所用生物组分β-tcp质量分数占比为5％-50％、8％-35％或10％-20％。在另一优选例中，压电组分batio3质量分数占比为95％-50％、92％-65％或90％-80％。在另一优选例中，粘结剂为5％-20％、8％-15％或10％聚乙烯醇溶液，占生物组分与压电组分总质量的5％-50％、8％-35％或10％-20％。
8、在另一优选例中，所述生物组分的质量占所述生物组分与压电组分总质量的5％～95％，所述压电组分占所述生物组分与压电组分总质量的95％～5％；和/或
9、所述粘结剂的质量占所述生物组分与压电组分总质量的5％～30％。
10、在另一优选例中，所述生物组分的质量占所述生物组分与压电组分总质量的10％～80％，所述压电组分占所述生物组分与压电组分总质量的90％～20％。
11、在另一优选例中，所述生物组分的质量占所述生物组分与压电组分总质量的20％～50％、5％-50％、8％-35％或10％-20％，所述压电组分占所述生物组分与压电组分总质量的80％～50％、95％-50％、92％-65％或90％-80％。
12、在另一优选例中，所述粘结剂的质量占所述生物组分与压电组分总质量的5％～10％、5％-50％或8％-35％。
13、在另一优选例中，所得压电多孔支架的压电常数d33为8pc/n～13pc/n。与人自然骨的d33(7.5pc/n～10pc/n)相当。
14、本专利技术的第二方面，提供一种活性压电多孔支架，包括第一方面所述的压电多孔支架以及负载在压电多孔支架上的生物活性因子，其中，所述生物活性因子为vegf、bmp-2、tgf-β1、fgf-9中的一种或者两者以上的混合物。
15、在另一优选例中，所述生物活性因子为bmp-2。
16、在另一优选例中，所述生物活性因子与所述压电多孔支架的质量比为0.1-0.5:1。
17、在另一优选例中，所述生物活性因子与所述压电多孔支架的质量比为0.2-0.3:1。
18、在另一优选例中，所述生物活性因子与所述压电多孔支架的质量比为0.26:1。
19、在另一优选例中，所述负载为物理吸附或偶联剂偶联，较佳为冷冻干燥物理吸附。
20、在另一优选例中，在第一方面所述的压电多孔支架表面物理吸附生物活性因子，赋予其生物活性。
21、在活性压电多孔支架表面培养大鼠骨髓基质干细胞(bmscs)，培养特定时间后，检测上述支架与普通支架的细胞数量与骨形成蛋白的质量密度，确定获得高效促成骨压电多孔支架表面。
22、利用成骨调控因子与多孔压电支架在促进骨修复的协同作用，达到快速骨修复以及治疗骨缺陷的目的。本专利技术通过负载生物活性因子，与普通压电多孔支架相比，生物相容性更加出色，便于进一步医疗方面的应用。
23、高效促成骨作用的压电多孔支架表面电信号与生物活性因子间的静电相互作用可以将因子牢牢吸附在材料表面，并实现因子的长效缓释，不仅提高了活性因子的作用效率，同时避免了活性因子过量使用带来的潜在副作用；同时将电信号快速启动细胞响应与活性因子诱导成骨相结合，实现缺损部位的快速高效修复与功能重建。
24、本专利技术的第三方面，提供第一方面所述的压电多孔支架的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
25、(i)将压电组分、生物组分和粘结剂混合均匀，得到复合浆料；
26、(ii)将所述复合浆料与多孔模板混合均匀，得到复合支架；
27、(iii)将所述复合支架高温烧结，得到多孔支架；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压电多孔支架，其特征在于，所述压电多孔支架由生物组分与压电组分通过粘结剂混合、烧结后经极化处理后得到，其中，
2.如权利要求1所述的压电多孔支架，其特征在于，所述生物组分的质量占所述生物组分与压电组分总质量的5％～95％，所述压电组分占所述生物组分与压电组分总质量的95％～5％；和/或
3.如权利要求1所述的压电多孔支架，其特征在于，所得压电多孔支架的压电常数d33为8pC/N～13pC/N。
4.一种活性压电多孔支架，其特征在于，所述活性压电多孔支架包括权利要求1所述的压电多孔支架以及负载在压电多孔支架上的生物活性因子，其中，所述生物活性因子为VEGF、BMP-2、TGF-β1、FGF-9中的一种或者两者以上的混合物。
5.如权利要求4所述的活性压电多孔支架，其特征在于，所述生物活性因子与所述压电多孔支架的质量比为0.1-0.5:1。
6.如权利要求1所述的压电多孔支架的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述所述多孔模板为聚甲基丙烯酸甲酯(
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，烧结温度为800-2000℃，较佳为1100-1500℃或1400℃。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，极化过程中极化电压为2-15kV/mm，较佳为5-10kV/mm。
10.一种权利要求1所述的压电多孔支架或权利要求5所述的活性压电多孔支架的用途，其特征在于，用于制备修复和治疗骨缺损的材料。
...【技术特征摘要】
1.一种压电多孔支架，其特征在于，所述压电多孔支架由生物组分与压电组分通过粘结剂混合、烧结后经极化处理后得到，其中，
2.如权利要求1所述的压电多孔支架，其特征在于，所述生物组分的质量占所述生物组分与压电组分总质量的5％～95％，所述压电组分占所述生物组分与压电组分总质量的95％～5％；和/或
3.如权利要求1所述的压电多孔支架，其特征在于，所得压电多孔支架的压电常数d33为8pc/n～13pc/n。
4.一种活性压电多孔支架，其特征在于，所述活性压电多孔支架包括权利要求1所述的压电多孔支架以及负载在压电多孔支架上的生物活性因子，其中，所述生物活性因子为vegf、bmp-2、tgf-β1、fgf-9中的一种或者两者以上的混合物。
5.如权利要求4所述的活性压电多孔支架，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌胜，陈芳萍，毛丽杰，沈泽昊，韩啸天，管顾嵩，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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