骨修复多孔支架及其快速成型方法技术

本发明专利技术涉及一种骨修复多孔支架，包括具有仿生多孔结构的基体和生长因子缓释微球，所述生长因子缓释微球吸附于基体的仿生多孔结构的孔隙内或在基体成型过程中与基体原料混匀而弥散分布于基体中。本发明专利技术还提供一种骨修复多孔支架的快速成型方法，包括制备生长因子缓释微球步骤、基体成型步骤和吸附步骤。本发明专利技术还提供另一种骨修复多孔支架的快速成型方法，包括制备生长因子缓释微球步骤和基体成型步骤。本发明专利技术通过在支架中引入生长因子缓释微球，生长因子的缓释可长效诱导骨生长，而缓释微球降解形成的多孔结构方便骨组织长入，从而达到骨组织再生修复，有效促进骨愈合。而通过使用加入缓释微球和快速成型技术三维打印，成型工艺简单快捷。

【技术实现步骤摘要】
骨修复多孔支架及其快速成型方法
本专利技术涉及生物医用材料技术和生物医学工程领域，更确切地说，本专利技术涉及一种骨修复多孔支架及其快速成型方法。
技术介绍
目前，临床上由于创伤、肿瘤切除、感染以及发育异常等原因而导致骨缺损的发病率较高，现有方法中，自体骨移植来源少，且会给病人带来一定的痛苦；异体骨移植存在排斥反应问题，且受伦理制约，其应用受到限制。而以生物材料为基础的骨组织工程学为新型骨支架材料的产生带来了新的理念，为矫形和修复骨缺损问题带来了希望。但是，现有的人工骨修复多孔支架的成分单一，难以满足骨修复的要求。此外，快速成型技术（RapidPrototyping，RP）三维打印应用于个性化骨修复支架材料的研制是生物医学、材料科学和现代制造技术等多学科相互交叉发展的必然结果，其最大的驱动力来自临床治疗的迫切需求。该项技术不仅缩短了生物材料的开发周期，降低了研发费用，同时解决了近代临床医学创伤技术中一些重大的精确的三维重建的科学技术性难题。特别是在复杂形状的人工骨替代物的制造方面更显示出它的独特优势，很好地解决了骨骼因个人、年龄和部位在形状和尺寸的差异性、复杂性和精确性问题，可以根据病人个性化的要求制作出适用于其特殊要求任意形状的骨修复材料。国外研究机构和高等院校已投入了大量经费进行快速成型技术在生物材料和医疗器械加工和制造技术等方面的研究及产品的开发，目前已经开始进入临床使用。但是，现有的快速成型技术也仅限用于制作成分单一的骨支架材料，难以满足临床治疗的复杂多变的应用需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种骨修复多孔支架，能具有长效的骨诱导活性，有效促进骨缺损愈合。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种骨修复多孔支架的快速成型方法，以快速成型出有良好骨修复效果的骨修复多孔支架。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种骨修复多孔支架，包括具有仿生多孔结构的基体和生长因子缓释微球，所述生长因子缓释微球吸附于基体的仿生多孔结构的孔隙内或在基体成型过程中与基体原料混匀而弥散分布于基体中。进一步地，所述基体的原料为聚酯类高分子聚合物与无机材料的混匀物，其中，所述聚酯类高分子聚合物为如下材料中的至少一种：聚乳酸、聚羟基乙酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯；所述无机材料为如下材料中的至少一种：磷酸钙、硫酸钙、可降解生物玻璃。进一步地，所述生长因子缓释微球的载体微球原料为如下聚酯类高分子材料中的至少一种：聚乳酸、聚羟基乙酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯；或者所述生长因子缓释微球的载体微球原料为如下多糖类高分子材料中的至少一种：壳聚糖、透明质酸、透明质酸盐、海藻酸、海藻酸盐。进一步地，所述生长因子为如下任意一种骨形态发生蛋白：BMP-1、BMP-2、BMP-3、BMP-7、BMP-14；或者所述生长因子为如下任意一种转化生长因子：TGF-α、TGF-β。进一步地，所述生长因子缓释微球的平均粒径为100nm～800µm，载药率为0.005%~20%。进一步地，所述基体的孔隙率50%~99%，包括有孔径为200~1000µm的大孔以及孔径为1~100µm的小孔。在另一方面，本专利技术还提供一种制备以上任一项所述的骨修复多孔支架的快速成型方法，包括如下步骤：制备生长因子缓释微球步骤，采用常规的生长因子缓释微球制备工艺制得生长因子缓释微球备用；基体成型步骤，将基体原料配制成浆料，并用三维打印技术将所述浆料成型为具有仿生多孔结构的基体；吸附步骤，将生长因子缓释微球分散于合适的溶剂中形成缓释微球悬液，将成型好的基体浸泡于该缓释微球悬液中，在负压抽吸条件下，使生长因子缓释微球被吸附进入基体的仿生多孔结构中的孔隙中，即获得载有生长因子缓释微球的骨修复多孔支架。进一步地，基体成型步骤中，在三维打印时，使相邻层的孔交错排列且相互对应连通。在又一方面，本专利技术还提供一种制备以上任一项所述的骨修复多孔支架的快速成型方法，包括如下步骤：制备生长因子缓释微球步骤，采用常规的生长因子缓释微球制备工艺制得生长因子缓释微球备用；基体成型步骤，将基体原料与生长因子缓释微球混匀配制成浆料，并用三维打印技术将所述浆料成型为具有仿生多孔结构的骨修复多孔支架。进一步地，基体成型步骤中，在三维打印时，使相邻层的孔交错排列且相互对应连通。采用上述技术方案后，本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术通过在骨修复多孔支架中引入当前在生物医用材料领域中应用日益广泛的生长因子缓释微球，生长因子的缓释可以长效诱导骨生长，而缓释微球降解形成的多孔结构方便骨组织长入，从而达到骨组织再生修复，有效促进骨愈合。通过采用聚酯高分子材料和无机材料共混复合作为制造基体的原料，可以改善单独使用其中一种材料时的不足，如脆性大、抗折及抗冲击性能差、力学性能不够等缺点。聚酯高分子材料和无机材料等生物材料具有很好的生物相容性并能与骨组织形成牢固的生物化学键组合，同时传导骨的生长。而通过使用加入缓释微球以及快速成型技术三维打印，可采用低温快速成型设备来制备骨支架，成型工艺简单快捷，成型出来的骨修复多孔支架骨修复效果好。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术提供一种骨修复多孔支架，包括具有仿生多孔结构的基体和生长因子缓释微球，所述生长因子缓释微球吸附于基体的仿生多孔结构的孔隙内或在基体成型过程中与基体原料混匀而弥散分布于基体中。所述基体的原料为聚酯类高分子聚合物与无机材料的混匀物，其中，所述聚酯类高分子聚合物为如下材料中的至少一种：聚乳酸（PLA）、聚羟基乙酸（PLG）、乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚己内酯（PCL）；所述无机材料为如下材料中的至少一种：磷酸钙、硫酸钙、可降解生物玻璃，其中的磷酸钙可以是羟基磷灰石（HA）、磷酸三钙（TCP）、偏磷酸钙（CMP）等。所述生长因子缓释微球的载体微球原料为如下聚酯类高分子材料中的至少一种：聚乳酸、聚羟基乙酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯。此外，所述生长因子缓释微球的原料还可为如下多糖类高分子材料中的至少一种：壳聚糖、透明质酸、透明质酸盐、海藻酸、海藻酸盐。所述生长因子为如下任意一种骨形态发生蛋白（bonemorphogeneticproteins,BMPs）：BMP-1、BMP-2、BMP-3、BMP-7、BMP-14；或者所述生长因子为如下任意一种转化生长因子（transforminggrowthfactor,TGF）：TGF-α、TGF-β。本专利技术骨修复多孔支架具有仿生多孔结构，其孔隙率50%~99%，可以将其中的正向方形孔边长限制在200X200µm~1000X1000µm之间，侧向孔边长限制在350X200µm~350X1000µm之间，此外还预设有孔径为200~1000µm的大孔以及孔径为1~100µm的小孔。成型好的骨修复多孔支架中的无机物的质量百分比为2%~95%，高分子聚合物的质量百分比为5%~98%，生长因子缓释微球的质量为无机物与高分子聚合物总和质量的0.01%~20%。生长因子缓释微球的平均粒径为100nm～800µm，载药率为0.005本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种骨修复多孔支架，其特征在于，所述骨修复多孔支架包括具有仿生多孔结构的基体和生长因子缓释微球，所述生长因子缓释微球吸附于基体的仿生多孔结构的孔隙内或在基体成型过程中与基体原料混匀而弥散分布于基体中。

【技术特征摘要】
1.一种骨修复多孔支架，其特征在于，所述骨修复多孔支架包括具有仿生多孔结构的基体和生长因子缓释微球，所述生长因子缓释微球吸附于基体的仿生多孔结构的孔隙内或在基体成型过程中与基体原料混匀而弥散分布于基体中；所述基体的原料为聚酯类高分子聚合物与无机材料的混匀物，其中，所述聚酯类高分子聚合物为如下材料中的至少一种：聚乳酸、聚羟基乙酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯；所述无机材料为如下材料中的至少一种：磷酸钙、硫酸钙、可降解生物玻璃；所述生长因子缓释微球的载体微球原料为如下聚酯类高分子材料中的至少一种：聚乳酸、聚羟基乙酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯；或者所述生长因子缓释微球的载体微球原料为如下多糖类高分子材料中的至少一种：壳聚糖、透明质酸、透明质酸盐、海藻酸、海藻酸盐；所述骨修复多孔支架的仿生多孔结构为：孔隙率50%~99%，其内正向方形孔边长为200×200µm~1000×1000µm之间，侧向孔边长为350×200µm~350×1000µm之间，还设有孔径为200~1000µm的大孔以及孔径为1~100µm的小孔，相邻层的孔交错排列且相互对应连通；骨修复多孔支架中的无机物的质量百分比为2%~95%，高分子聚合物的质量百分比为5%~98%，生长因子缓释微球的质量为无机物与高分子聚合物总和质量的0.01%~20%。2.如权利要求1所述的骨修复多孔支架，其特征在于，所述生长因子为如下任意一种骨形态发生蛋白：BMP-1、BMP-2、BMP-3、BMP-7、BMP-14；或者所述生长因子为如下任意一种转化生长因子：TGF-α、TGF-β。3.如权利要求1所述的骨修复多孔支架，其特征在于，所述生长因子缓释微球的平均粒径为100nm～800μm，载药率为0.005%~20%。4.一种制备如权利要求1~3中任一项所述的骨修复多孔支架的快速成型方法，其特征在于，包括如下步骤：制备生长因子缓释微球步骤，采用常规的生长因子缓释微球制备工艺制得生长因子缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明波，储彬，佘振定，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：