專(zhuān)利名稱(chēng)：具有層狀結(jié)構(gòu)的仿生骨修復(fù)支架體及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有層狀結(jié)構(gòu)的仿生骨修復(fù)支架體及其制備方法，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中可用于替代和修復(fù)骨組織的缺損。
背景技術(shù)：
骨組織缺損是臨床上的常見(jiàn)病，可由創(chuàng)傷、腫瘤、骨疾以及骨生長(zhǎng)異常等原因所造成。長(zhǎng)期以來(lái)，開(kāi)發(fā)高性能的臨床醫(yī)用材料來(lái)替代和修復(fù)骨組織缺損一直是生物材料研究的重點(diǎn)課題。理想的骨修復(fù)材料應(yīng)該具有與自然骨相似的生物特性，包括(1)生物相容性 無(wú)細(xì)胞毒性和炎癥反應(yīng)，有利于細(xì)胞的粘附和增值；( 生物力學(xué)性能具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能夠?yàn)樾律M織提供力學(xué)支撐；(3)三維多孔結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有三維立體多孔結(jié)構(gòu)， 孔徑尺寸應(yīng)能允許細(xì)胞粘附生長(zhǎng)以及血管和神經(jīng)的長(zhǎng)入，且孔間應(yīng)相互貫通，以利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳遞和細(xì)胞代謝廢物的排出。目前用于骨修復(fù)的材料主要為整體成型的塊體多孔支架，其特點(diǎn)是在材料的成型過(guò)程中用各種技術(shù)制孔。較為常見(jiàn)的制孔方法有氣體發(fā)泡、溶液澆鑄/粒子浙濾、相分離/ 乳化、熔融成型、纖維粘接、冷凍干燥等。公開(kāi)號(hào)CN1765423A的文獻(xiàn)中提出了一種生物活性多孔支架的制備方法，利用表面活性劑能穩(wěn)定氣泡的原理制孔，能使多孔材料具有可控的孔隙率和較好的孔隙貫通性。但是由于塊體多孔支架材料結(jié)構(gòu)的局限性，為了達(dá)到較好的孔隙貫通性，必須以犧牲材料的力學(xué)強(qiáng)度為代價(jià)。特別是對(duì)于生物可降解材料而言，孔隙貫通性較好的塊體支架材料如果一旦開(kāi)始降解，其多孔結(jié)構(gòu)的支架易很快坍塌變形，會(huì)影響骨組織修復(fù)的效果。WO 2008/082766 A2提出了一種以嵌套式的閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)單元構(gòu)筑的椎間盤(pán)修復(fù)支架和軟骨關(guān)節(jié)修復(fù)支架，以環(huán)面為外部結(jié)構(gòu)，中央部以特定的微結(jié)構(gòu)或水凝膠為髓核。這種骨軟骨支架包括了與軟骨部分界面相連的骨部分，骨部分通過(guò)固定裝置與受體骨的開(kāi)口連接。在其嵌套式的環(huán)狀結(jié)構(gòu)體中，由于相互獨(dú)立的各環(huán)狀結(jié)構(gòu)間沒(méi)有任何技術(shù)要點(diǎn)保持其結(jié)構(gòu)的緊密度，從而難以保證其支架體能提供足夠和有效的力學(xué)性能用于骨修復(fù)，且在使用過(guò)程中其不會(huì)因各環(huán)狀結(jié)構(gòu)間的移動(dòng)甚至脫落而導(dǎo)致替換失敗。因此這一設(shè)計(jì)缺陷對(duì)用于骨或軟骨修復(fù)的支架材料具有致命的損害，并不適于臨床應(yīng)用。因此，在臨床應(yīng)用中更為理想的骨修復(fù)支架，至少應(yīng)能提供臨床所需的力學(xué)支撐， 即使在材料降解過(guò)程中仍能維持良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，支撐新生組織的生長(zhǎng)直至其具有自身的生物力學(xué)性能，且進(jìn)一步還能具有三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保持高度的孔隙貫通性，有利于完成骨組織修復(fù)和功能重建。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述情況，本發(fā)明首先提供了一種具有層狀結(jié)構(gòu)的仿生骨修復(fù)支架體，在用于替代和修復(fù)骨組織缺損中能有更為理想的效果。本發(fā)明進(jìn)一步還提供了該骨修復(fù)支架體的制備方法。本發(fā)明的具有層狀結(jié)構(gòu)的仿生骨修復(fù)支架體，由至少一個(gè)支架單元體構(gòu)成。該支架單元體為由片層材料由內(nèi)向外連續(xù)緊密卷裹、截面呈螺旋狀的柱體結(jié)構(gòu)，支架單元體的直徑為0. lmnT50mm。由于該支架單元體是由片層材料由內(nèi)向外連續(xù)緊密卷裹而成的整體型結(jié)構(gòu)，因此既有類(lèi)似于自然骨的哈佛系統(tǒng)(在自然長(zhǎng)骨內(nèi)環(huán)骨板層與外環(huán)骨板層間分布的縱向排列的骨單位)，因而具有高度的仿生效果，能很好地實(shí)現(xiàn)缺損位與正常骨組織間的力學(xué)傳遞，在使用過(guò)程中層狀結(jié)構(gòu)間也不會(huì)移動(dòng)或脫落，即使在降解過(guò)程中也能維持良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，完成骨組織的修復(fù)和功能重建。而且通過(guò)控制片層材料的厚度，和/或高度， 和/或卷裹的層數(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)整骨修復(fù)支架體的三維尺寸，滿(mǎn)足不同的實(shí)際使用需要，可塑性強(qiáng)。由于生物體骨組織中骨單位的平均直徑通常為19(Γ230 μ m。因此上述柱體結(jié)構(gòu)形式支架單元體的直徑為0. lmnT50mm，能適應(yīng)其較多的使用方式和具有較寬的適用范圍。研究和實(shí)驗(yàn)顯示，用于構(gòu)成支架單元體的片層材料的優(yōu)選厚度是0. OlmnTlmm。上述可用于構(gòu)成上述支架單元體的片層材料，進(jìn)一步在其延展面中分散分布有孔徑為50 μ πΓ800 μ m的貫通孔隙是一種更好的方式。其中，更優(yōu)選的是使所說(shuō)該分散分布的貫通孔隙的孔隙率，達(dá)到占片層材料體積的709Γ95%。由于該支架單元體是由片層材料由內(nèi)向外連續(xù)緊密卷裹而成的，因此分布于片層材料上的這些貫通孔隙，經(jīng)卷裹形成支架單元體后，在其結(jié)構(gòu)中可以形成相互貫穿的特殊形式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因而能有助于細(xì)胞粘附生長(zhǎng)以及血管和神經(jīng)的長(zhǎng)入，也便于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳遞和細(xì)胞代謝廢物的排出，有利于促進(jìn)該修復(fù)支架體使用部位骨組織修的復(fù)和功能重建。上述所說(shuō)的構(gòu)成支架單元體的片層材料，通常都應(yīng)為生物體可以接受的醫(yī)用材料，包括在生物體內(nèi)可具有降解性的或不具有降解性的多種醫(yī)用材料。但其中至少以其表層為可降解性的材料為佳。例如，該片層材料可以為在由非降解性的醫(yī)用高分子、非降解性的醫(yī)用金屬或金屬合金、非降解性的生物陶瓷、非降解性的生物復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)體表面， 被覆有目前已有使用和/或報(bào)道的如羥基磷灰石、磷酸三鈣、磷酸八鈣，以及其它含鈣化合物，或者這些成分的混合物等可降解材料層的形式，特別是這些鈣的磷酸鹽材料涂層，可增加骨修復(fù)材料的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，有利于組織的固定和長(zhǎng)入。而更優(yōu)選的方式，是使片層材料直接由目前已有報(bào)道/使用的如聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酸酐、聚膦腈、聚氨基酸、聚羥基烷羧酸酯、酰胺-酯嵌段共聚物、基因工程蛋白質(zhì)、 傳導(dǎo)性和塑性蛋白質(zhì)基聚合物、天然的或半合成的多糖基復(fù)合高分子如淀粉基、纖維素基和木質(zhì)素復(fù)合高分子、以及無(wú)機(jī)高分子聚磷酸等可生物降解的生物高分子成分；如醫(yī)用鎂基合金和鐵等可生物降解的醫(yī)用金屬或其合金；如碳酸鈣生物降解陶瓷、可降解磷酸鈣生物陶瓷、硅酸鈣生物降解陶瓷、可降解鈣磷生物玻璃陶瓷等可生物降解的生物陶瓷；或是由這些不同成分的復(fù)合成分組成，如無(wú)機(jī)活性磷灰石/聚酯可降解復(fù)合材料、表面活性涂層醫(yī)用鎂合金材料、聚乳酸-聚己內(nèi)酯復(fù)合材料等。在選用為生物可降解材料時(shí)，除可以采用由單一種生物可降解成分組成的形式外，特別以采用由至少兩種生物可降解高分子、可降解金屬或金屬合金的復(fù)合成分組成形式更為優(yōu)選，以利于臨床上根據(jù)不同使用部位和/或需要，通過(guò)對(duì)所用生物可降解高分子、 可降解金屬或金屬合金的種類(lèi)和/或比例的選擇或調(diào)整，達(dá)到所需以及適合的最佳降解速率效果。所說(shuō)的支架單元體片層材料，除可以對(duì)生物可降解成分的種類(lèi)和/或比例進(jìn)行選擇和調(diào)整外，進(jìn)一步還可以在其中分散分布有直徑為ΙΟηπΓ ΟΟμπι的纖維成分。在這種混合或復(fù)合組成中，所說(shuō)的該超細(xì)或普通纖維材料可以增強(qiáng)該骨修復(fù)支架體的力學(xué)性能。所說(shuō)的超細(xì)纖維或普通纖維成分，可以為天然纖維，或是以降解或非降解生物高分子成分為原料經(jīng)靜電紡絲、復(fù)合紡絲、共混紡絲、閃蒸紡絲等工藝制備而成的人工纖維中的至少一種。例如，可以選擇已有報(bào)道和/使用的醫(yī)學(xué)允許使用的降解速率不同、力學(xué)性能各異的纖維素纖維(即植物纖維)，包括天然纖維素纖維如棉、苧麻、亞麻等纖維，天然再生纖維素纖維如粘膠纖維、竹纖維、醋酸纖維素纖維等，以及再生纖維素改性纖維如甲基纖維素纖維等(該類(lèi)纖維韌性佳，降解周期較長(zhǎng))、蛋白質(zhì)纖維(如羊毛、蠶絲、花生蛋白及大豆蛋白纖維等，該類(lèi)纖維延展性好，降解周期短)、聚乳酸纖維、聚己內(nèi)酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯晴纖維等合成高分子纖維(其力學(xué)性能和降解周期可設(shè)計(jì)調(diào)控)等多種纖維成分。實(shí)驗(yàn)顯示，所說(shuō)的超細(xì)或普通纖維成分的含量，通?？梢詾槠瑢硬牧峡傊亓康?%飛0%，優(yōu)選為 5wt% 20wt%o采用由所說(shuō)的生物高分子成分與納米類(lèi)骨磷灰石成分共同組成形式的片層材料， 是上述骨修復(fù)支架單元體片層材料的另一種優(yōu)選方式。所說(shuō)的納米類(lèi)骨磷灰石晶體成分不僅同樣可以增強(qiáng)該骨修復(fù)支架體的力學(xué)性能，而且其所含的鈣、磷成分還可以為骨組織修復(fù)和再生過(guò)程所利用。所說(shuō)的納米類(lèi)骨磷灰石成分的比例，可以達(dá)到片層材料總重量的 19Γ80%，進(jìn)一步的優(yōu)選比例是片層材料總重量的40%飛0%。所說(shuō)納米類(lèi)骨磷灰石成分中的鈣 /磷摩爾比，優(yōu)選為與天然骨組織比例接近或相似的1. 2^2.0:10在此基礎(chǔ)上，所說(shuō)的納米類(lèi)骨磷灰石成分的更好選擇，是采用以化學(xué)方式由鈣鹽化合物與磷酸或磷酸鹽反應(yīng)制備得到的納米磷灰石針晶、棒晶或片晶成分。其制備方法可以參照如 ZL02133949. X，以及Li Yubao, J. de Wijn, C. P. A. T. Klein, S. v. d. Meer and K. de Groot, Preparation and Characterization of Nanograde Osteoapatite-Iike Rod Crystals, J. Mater. Sci.: Mater, in Med. , 5(1994) : 252-255 ；Li Yubao, K. de Groot, J. de Wi jn, C. P. A. T. Klein and S. v. d. Meer, Morphology and Composition of Nanograde Calcium Phosphate Needle-Like Crystals Formed by Simple Hydrothermal Treatment, J. Mater. Sci: Mater, in Med. , 5(1994): 326-331 ；Yi ZU0, Yubao Li, Jie WEI and Yonggang YAN, Influence of Ethylene Glycol on the Formation of Calcium Phosphate Nanocrystals, Journal of Materials Science and Technology, Vol. 19，No. 6, 2003，628-630)等文獻(xiàn)所報(bào)道的方式進(jìn)行。根據(jù)不同的使用需要和/或情況，在用于構(gòu)成骨修復(fù)支架單元體片層材料中還含有其總重量0. 059Γ20%，優(yōu)選為0. 059Γ5%的藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子，也是可以進(jìn)一步優(yōu)選的一種方式。所說(shuō)的藥物成分可以包括在骨組織修復(fù)和康復(fù)過(guò)程中常用的抗生素、頭孢菌素類(lèi)、內(nèi)酰胺類(lèi)、氨基糖甙類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、三七、小薊、黃芪中的至少一種；所說(shuō)的組織生長(zhǎng)因子包括骨形成蛋白、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、紅細(xì)胞生成素、血小板生成素、血小板衍生生長(zhǎng)因子中的至少一種。根據(jù)臨床需要，這些同類(lèi)型或不同類(lèi)型的藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子，可以單一方式使用，也可以適當(dāng)方式聯(lián)合使用。當(dāng)該骨修復(fù)支架單元體是由生物可降解材料片層材料卷裹而成時(shí)，該骨修復(fù)支架同時(shí)還可兼有能使這些藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子緩釋和誘導(dǎo)組織再生的緩釋載體或用作組織工程支架，更有利和促進(jìn)骨組織修復(fù)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。上述由片層材料由內(nèi)向外連續(xù)緊密卷裹而成的該支架單元體，可以為由單層形式的片層材料緊密卷裹而成，也可以由平面疊置的兩層或更多層形式的片層材料卷裹而成。 在采用由兩層或更多層形式的片層材料時(shí)，一種優(yōu)選的方式，是采用分別含有不同成分的片層材料，例如可以為由多種形式的生物可降解高分子、可降解金屬或金屬合金的復(fù)合成分，或上述由一種或多種生物可降解成分分別與超細(xì)纖維或普通纖維成分、納米類(lèi)骨磷灰石成分、和/或藥物成分、和/或組織生長(zhǎng)因子等復(fù)合成分，或者是上述由一種或多種可降解金屬或金屬合金成分與藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子等復(fù)合成分形式的片層材料，以平面疊置方式緊進(jìn)行密卷裹。通過(guò)不同片層材料所具有的不同功能、特性，或是具有不同的降解速率等，達(dá)到更好地適應(yīng)不同修復(fù)對(duì)象的個(gè)體需要，調(diào)控植入生物體內(nèi)的支架體在不同修復(fù)階段中所需要的功能和/或降解速率目的。本發(fā)明所述的骨修復(fù)支架體，可以直接由上述各種形式的單一支架體單元構(gòu)成， 也可以采用由兩個(gè)或更多個(gè)所說(shuō)該支架結(jié)構(gòu)單體，以其長(zhǎng)度方向平行的并列方式相互緊密固定所成的組合式結(jié)構(gòu)體的形式，可視臨床使用的需要而定。本發(fā)明所述的仿生骨修復(fù)支架體制備的基本方法，是將由上述適當(dāng)成分或材料制成的片層材料，以其延展面由內(nèi)向外螺旋狀連續(xù)緊密卷裹成直徑為0. lmnT50mm的卷裹結(jié)構(gòu)體后，將延展面的末端卷裹邊緣以粘接等方式固定于卷裹結(jié)構(gòu)體表面，即得到所說(shuō)的支架單元體。以該單一的支架單元體，或者是將兩個(gè)或更多個(gè)該支架單元體，以其長(zhǎng)度方向平行的并列方式相互緊密粘接固定，成一具有足夠結(jié)合強(qiáng)度的整體形式的組合體結(jié)構(gòu)， 即成為所說(shuō)的骨修復(fù)支架體。其中，所說(shuō)片層材料，可以為如前述的生物高分子材料、或者生物陶瓷、或者醫(yī)用金屬或合金材料，或者這些材料的復(fù)合材料等，特別是厚度優(yōu)選為 0. OlmnTlmm的片層材料。上述的片層材料體中，一些常用的醫(yī)用膜片材料的具體制備方式、條件等，可以參照如CN101391113A (聚氨酯醫(yī)用復(fù)合膜及制備方法)、CN1488407A (—種用于引導(dǎo)組織再生的復(fù)合膜制備方法)、CN1107742A (組織引導(dǎo)再生膠原膜)、CN101516^2A (由生物可降解金屬構(gòu)成的植入物及其制造方法)、CN1626702 (生物陶瓷膜的制備方法)、CN101054708A (等離子微弧氧化法制備羥基磷灰石生物陶瓷膜的方法)等目前已有報(bào)道/使用的相關(guān)方法。采用在片層材料表面被覆可降解/生物活性涂層的方式時(shí)，可以采用等離子噴涂法、熱化學(xué)法、電沉積法、溶膠凝膠法等目前已有報(bào)道和/或使用的方式，在生物高分子材料或醫(yī)用金屬及其合金材料等可降解或非降解性片層材料的基體表面，被覆上具有骨引導(dǎo)性的含鈣化合物涂層，如羥基磷灰石、磷酸三鈣、磷酸八鈣以及其它含鈣化合物或它們的混合物。具體操作方法，可參考如CN1443871A(—種陶瓷涂層的制備方法)、CN102059209A(鈦種植體表面的羥基磷灰石涂層方法)、CN102030915A (—種聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法)等相關(guān)文獻(xiàn)的內(nèi)容。以生物高分子材料為原料制備所說(shuō)的片層材料時(shí)，進(jìn)一步還可以在制膜原料溶劑分散體系中，以均勻分散方式混合有為成膜成分總質(zhì)量19Γ60%的非溶解態(tài)的超細(xì)纖維或普通纖維成分，或含有為成膜成分總質(zhì)量19Γ80%的納米類(lèi)骨磷灰石晶體成分中的至少一種。從而可以得到結(jié)構(gòu)中還含有超細(xì)纖維或普通纖維成分和/或納米類(lèi)骨磷灰石晶體成分的片層材料。此時(shí)，作為分散體系的溶劑(分散劑)以選擇對(duì)于所使用的超細(xì)纖維或普通纖維和/或納米類(lèi)骨磷灰石成分而言難溶的溶劑為宜，以使其在制膜原料溶劑分散體系中保持非溶解狀態(tài)。如上述，所說(shuō)的超細(xì)纖維或普通纖維成分為直徑ΙΟηπΓ ΟΟμπι的天然纖維或人工纖維中的至少一種。所說(shuō)的納米類(lèi)骨磷灰石晶體成分，為由鈣鹽化合物與磷酸或磷酸鹽反應(yīng)所得到的納米磷灰石針晶、棒晶或片晶，具體制備方法可參照李玉寶等在《J. Mater. Sci: Mater, in Med.》，1994，5: 326-331 或《Biomaterials》，1994，15: 8；35_841 等文獻(xiàn)中的報(bào)道。為在片層材料的延展面中得到分散分布的所說(shuō)貫通孔隙，除可以在片層材料成型后，根據(jù)所需的孔徑大小和/或分布的孔隙率，以機(jī)械穿孔方式處理外，特別是在以生物高分子材料為原料制備所說(shuō)的片層材料時(shí)，一種優(yōu)選的方式，是通過(guò)在粒子浙濾法、氣體發(fā)泡法、熔模鑄造法、電沉積法等方式制備過(guò)程中，在其延展面上形成所說(shuō)分散分布的直徑為 50μπΓ800μπι的貫通孔隙。例如，采用粒子浙濾法制備時(shí)，所用的粒子浙濾劑粒徑可以為50 μ πΓ800 μ m，用量為制模原料的溶劑分散體系總質(zhì)量的409Γ80%。所用的粒子浙濾劑可以為常用的氯化鈉顆粒、氯化鉀顆粒、葡萄糖顆粒、硫酸鎂顆粒、碳化硅顆粒、二氧化錳顆粒、氧化鋁顆粒等中的至少一種。又如，采用氣體發(fā)泡法制備時(shí)，氣體發(fā)泡劑用量一般可以為制模原料的溶劑分散體系總質(zhì)量的19Γ10%，所說(shuō)的氣體發(fā)泡劑可以選用如常用的十二烷基硫酸鈉、月桂酰肌氨酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、聚氧乙烯脂肪酸酯、氫化鈦、氫化鋯、碳酸鈣、碳酸鎂等中的至少一種。采用熔模鑄造法制備時(shí)，可以先由高熔點(diǎn)液態(tài)材料制成海綿孔隙模型，然后將液態(tài)金屬澆入鑄型中冷卻和凝固，再去除高熔點(diǎn)材料，最終得到多孔金屬材料。所說(shuō)的高熔點(diǎn)材料一般可以選擇如酚醛樹(shù)脂、莫來(lái)石、碳酸鈣或石膏的混合物等。如采用電沉積法制備，則可以先使高分子材料形成高孔隙的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，采用電鍍工藝在其高分子骨架表面鍍覆一層金屬，再經(jīng)焙燒除去內(nèi)部的高分子材料，制得多孔金屬材料。所說(shuō)的高分子材料，一般可以選擇如聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚苯乙烯、聚氯乙烯等泡沫塑料。上述各種具體的制備方法，均可以參照目前已有報(bào)道和/使用的方式。如 CN1200043C(納米羥基磷灰石/醫(yī)用聚酰胺66形式的復(fù)合生物活性多孔材料及制備方法)、 CN1225290C (納米羥基磷灰石/醫(yī)用聚酰胺成分復(fù)合組織工程支架材料)、CN1230210C (聚酰胺/納米羥基磷灰石系列生物醫(yī)用復(fù)合材料的制備方法)、CN1887365A (具有多孔結(jié)構(gòu)的生物材料膜及其制備方法)、CN1911457A (復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料及制備方法)、CN1765423A (納米磷灰石/醫(yī)用高分子成分生物活性多孔支架材料的制備方法)、CN1460526A (羥基磷灰石/醫(yī)用聚酰胺類(lèi)成分的多孔型骨修復(fù)體)、 CN101721921A (一種多孔金屬膜的制備方法)、CN101818367A (多孔金屬材料及制備方法)、 CN101824558A (一種帶狀發(fā)泡樹(shù)脂基材及多孔金屬材料的制備方法)等。在上述的制備過(guò)程中，在所說(shuō)的制膜原料溶劑分散體系中，以均勻分散方式還含有為成膜成分總質(zhì)量0. 059Γ20%的藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子，即可以得到在結(jié)構(gòu)中還負(fù)載有所需的藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子形式的骨修復(fù)支架體。所說(shuō)的藥物成分包括抗生素、頭孢菌素類(lèi)、β -內(nèi)酰胺類(lèi)、氨基糖甙類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、三七、小薊、黃芪中的至少一種； 所說(shuō)的組織生長(zhǎng)因子包括骨形成蛋白、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子_β、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、紅細(xì)胞生成素、血小板生成素、血小板衍生生長(zhǎng)因子中的至少一種。此外，另一種可行的方式，是可以將由不含所說(shuō)藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子的片層材料卷裹固定所得到所說(shuō)支架體目標(biāo)產(chǎn)物，浸泡于含有所說(shuō)藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子的溶液中，使支架結(jié)構(gòu)體中負(fù)載有為總重量0. 059Γ20%的藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子。上述在支架體上負(fù)載藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子的具體方法，可以參照如 CN1911457A (復(fù)合型納米羥基磷灰石/醫(yī)用高分子材料組織工程支架材料及制備方法)、 CN101214228A (可用于負(fù)載藥物的水溶性殼聚糖微球及其制備方法)等文獻(xiàn)內(nèi)容。將上述形式的片層材料以單層，或以平面疊置方式的兩層或更多層的方式，由內(nèi)向外連續(xù)緊密卷裹成截面呈螺旋狀的所說(shuō)柱體結(jié)構(gòu)，即成為本發(fā)明所說(shuō)的支架單元體。以單一該支架體單元，或由至少兩個(gè)該支架結(jié)構(gòu)單體以其長(zhǎng)度方向平行的并列方式相互緊密固定成的組合式的結(jié)構(gòu)體，即成為本發(fā)明所說(shuō)的支架結(jié)構(gòu)體。研究表明，從結(jié)構(gòu)學(xué)上講，在采用同樣原材料的前提下，取向性結(jié)構(gòu)材料能具有更高的強(qiáng)度，力學(xué)耐受性也更強(qiáng)。自然骨的結(jié)構(gòu)正是這種各向異性的取向結(jié)構(gòu)，因而能具有最佳力學(xué)優(yōu)勢(shì)和材料優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明上述由片層材料由內(nèi)向外呈螺旋狀緊密卷裹所成的多層圓筒狀結(jié)構(gòu)形式的骨修復(fù)支架體，正是基于此原理設(shè)計(jì)的，具有與自然骨哈佛系統(tǒng)高度的仿真性，該取向性的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能很好地實(shí)現(xiàn)缺損位與正常骨組織間的力學(xué)傳遞。 在植入生物體的初期，該修復(fù)支架體能夠?yàn)楣侨睋p部位提供一定的力學(xué)支撐，在力刺激下與骨組織形成適宜的骨性結(jié)合。特別是在還含有相互貫穿的孔隙時(shí)，這種特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既能保證孔隙貫通性，有利于細(xì)胞粘附生長(zhǎng)以及血管和神經(jīng)的長(zhǎng)入，也便于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳遞和細(xì)胞代謝廢物的排出。當(dāng)支架由可降解材料構(gòu)成時(shí)，該結(jié)構(gòu)能與新生骨組織之間形成牢固的生物嵌合，也能在降解過(guò)程中維持良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。隨著骨細(xì)胞以及血管和神經(jīng)的長(zhǎng)入，新骨逐漸恢復(fù)自身的生物力學(xué)性能的同時(shí)，材料也逐步降解，其降解產(chǎn)物無(wú)毒副作用并能隨著機(jī)體的自然生理代謝而排出體外，以完成骨組織的修復(fù)和功能重建，在完成骨修復(fù)的同時(shí)支架材料能夠自行降解，其降解產(chǎn)物無(wú)毒副作用，生物安全性高。本發(fā)明上述仿生結(jié)構(gòu)可降解骨修復(fù)支架體的制備方法簡(jiǎn)單，條件溫和易控制，且具有可塑性強(qiáng)的特點(diǎn)，根據(jù)臨床使用需要，該骨修復(fù)支架體的大小尺寸，可以通過(guò)控制所說(shuō)的片層材料的厚度和/或高度，以及螺旋卷裹的層數(shù)等方式，靈活方便地進(jìn)行調(diào)整。因此， 本發(fā)明的仿生結(jié)構(gòu)可降解骨修復(fù)支架體在生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域中具有理想的推廣和應(yīng)用價(jià)值。以下結(jié)合由附圖所示實(shí)施例的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1是構(gòu)成本發(fā)明所說(shuō)骨修復(fù)支架單元體的一種單片層材料結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是由圖1所示的片層材料卷裹而成骨修復(fù)支架單元體的示意圖。圖3是由多個(gè)圖2所示支架單元體構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)體形式骨修復(fù)支架體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是構(gòu)成骨修復(fù)支架單元體的一種平面疊置多片層材料的示意圖。圖5是由圖4所示的平面疊置多片層材料卷裹而成的骨修復(fù)支架單元體的示意圖。圖6是由多個(gè)圖5所示支架單元體構(gòu)成的組合結(jié)構(gòu)體形式骨修復(fù)支架體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
將2g殼聚糖溶于50mL濃度為2 (ν) %的醋酸溶液中，充分?jǐn)嚢枋箽ぞ厶峭耆芙獠⒕鶆蚍稚?。在殼聚糖溶液中加入Ig吐溫-20和Ig吐溫-80，在1000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速下持續(xù)攪拌 30分鐘，迅速將富含泡沫的成膜液傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，于_20°C冷凍成型，真空干燥。用l(w)%的NaOH溶液浸泡以中和膜內(nèi)殘留的醋酸，用蒸餾水充分洗滌并冷凍干燥，得到含有孔隙3的多孔殼聚糖膜片材料2，如圖1所示，濕態(tài)下厚度為0. 40mm。將該膜片材料2充分吸水溶脹，裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹后，將末端卷裹邊緣部分1 用少量2(v)%的醋酸溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體狀卷裹體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖多孔支架單元體4， 如圖2所示。孔隙3間相互貫通，平均孔徑為250. 4 μ m，孔隙率為79%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例2
將2g聚己內(nèi)酯溶于50mL 二甲亞砜，加入4(Γ60目的NaCl顆粒50g，充分?jǐn)嚢枋果}粒分布均勻，制成粘稠狀成膜液。將成膜液傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，50°C真空干燥。用蒸餾水反復(fù)浸泡、洗滌，以除去膜內(nèi)的NaCl顆粒，得到多孔的聚己內(nèi)酯膜片材料2，濕態(tài)下厚度為0. 21mm。將膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用少量二甲亞砜溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。 得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的聚己內(nèi)酯多孔支架單元體4，孔隙3間相互貫通，平均孔徑為 223. 1 μ m，孔隙率為65%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例3
在氯化鈣催化作用下，將IOg聚酰胺66溶于70°C 80°C的IOOmL無(wú)水乙醇溶液中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍瞥烧吵頎畛赡ひ?。冷卻至室溫后將成膜液傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，60°C烘干，厚度為0. 15mm。用蒸餾水反復(fù)浸泡、洗滌，70°C烘干，得到多孔的聚酰胺66 膜片材料2。將膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用少量含氯化鈣的乙醇溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的聚酰胺66多孔支架單元體4，孔隙3間相互貫通，平均孔徑為68. 0 μ m，孔隙率為81%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例4
將鈦粉和粒徑為200 μ πΓ600 μ m的碳酸氫氨粉料充分混合放入模具中，在IOOMPa的
10壓力下保溫2lmin后取出，將壓制成的樣品放入高溫?cái)U(kuò)散爐中，在氫氣保護(hù)氣氛環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)，升溫速率為100°C /h, 200°C保溫5h，1200°C保溫池。隨爐冷卻至室溫，得到多孔鈦膜，筒壁厚度為0. 31mm。將膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用外加物理作用力固定在螺旋卷裹圓筒體上，于850°C燒結(jié)30min后取出，得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的金屬鈦多孔支架單元體4，孔隙3間相互貫通，平均孔徑為326. 2 μ m,孔隙率為77%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例5
將鎂粉和粒徑為200 μ πΓ400 μ m的尿素粉料充分混合放入模具中，在IOOMPa的壓力下保溫2lmin后取出，將壓制成的樣品放入高溫?cái)U(kuò)散爐中，在氫氣保護(hù)氣氛環(huán)境下進(jìn)行燒結(jié)，升溫速率為100°C /h, 200°C保溫5h，500°C保溫池。隨爐冷卻至室溫，得到多孔鈦膜，厚度為0. 2mm。將膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用外加物理作用力固定在螺旋卷裹圓筒體上，于600°C燒結(jié)30min后取出，得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的金屬鎂多孔支架單元體4，孔隙3間相互貫通，平均孔徑為200. 6 μ m,孔隙率為63%。該支架單元體 4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例6
在600°C，真空條件下，將熔融鎂合金(Mg-9wt%Al-lwt%Zn-0. 2wt%Mn)注入到具有通孔結(jié)構(gòu)的石膏鑄型中，使鎂液充分滲入石膏鑄型的狹窄通道內(nèi)，完成澆注后，用水噴淋石膏鑄型使石膏模破裂，充分清洗，得到多孔鎂合金膜，厚度為0. 14mm。將膜裁剪成適合的尺寸， 緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用外加物理作用力固定在螺旋卷裹圓筒體上，于600°C燒結(jié) 30min后取出，得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的鎂合金多孔支架單元體4，孔隙3間相互貫通， 平均孔徑為H 3 μ m,孔隙率為65%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例7
將按照實(shí)施例4的方式制備而得的多孔鈦膜作為陽(yáng)極，不銹鋼作為陰極，將其浸泡在含有六偏磷酸鈉(100g/L)和硝酸鈣(10g/L)，pH為12的溶液中，采用交流電600V，頻率1500Hz，占空比20%，電流密度1200mA/cm2，在極距為40cm的條件下微弧氧化lOmin， 在多孔鈦膜表面形成厚度約為70μπι的圖層。X射線(xiàn)衍射分析表明該圖層由二氧化鈦、 CaTi4(PO4)6、羥基磷灰石構(gòu)成，具有良好的生物活性。膜的厚度為0. 43mm。將帶有生物活性涂層的多孔鈦膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用外加物理作用力固定在螺旋卷裹圓筒體上，于850°C燒結(jié)30min后取出，得到帶有生物活性涂層的螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的金屬鈦多孔支架單元體4，孔隙3間相互貫通，平均孔徑為226. 3 μ m,孔隙率為78%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例8
將Ig殼聚糖溶于80mL濃度為lvol%的醋酸溶液中，充分?jǐn)嚢枋箽ぞ厶峭耆芙獠⒕鶆蚍稚?。將IOOmg MgSO4加入20mL濃度為lvol%的醋酸溶液中，攪拌溶解。在持續(xù)攪拌下，將上述MgSO4溶液緩慢加入上述殼聚糖溶液，并用5%的NaOH調(diào)pH值至5. 5，反應(yīng)池。。 將殼聚糖鎂凝膠溶液流延至玻璃平皿中，室溫干燥。用5%的NaOH溶液浸泡4h，以中和殘留的醋酸，50°C烘箱中干燥，得到殼聚糖-鎂復(fù)合膜，濕態(tài)下膜厚度為0. 10mm。將所得的殼聚糖-鎂膜片材料2充分吸水溶脹，用機(jī)械制孔法穿孔，孔間距為1. 5mm,孔徑大小約為 200 μ m。將穿孔后的膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，邊緣部分用少量2vol%的醋酸溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。 得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖-鎂多孔支架單元體4，孔隙3間相互貫通，孔徑大小約為200 μ m，孔隙率為90%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。
實(shí)施例9
將0. 4g殼聚糖和0. 4g羧甲基纖維素鈉加入50mL去離子水中，充分?jǐn)嚢枋刽燃谆w維素鈉完全溶解，并使殼聚糖在溶液中均勻分散。在持續(xù)攪拌作用下，將20mL濃度為2vol% 的醋酸溶液逐漸滴加到原溶液中。待醋酸溶液滴加完畢，迅速將粘稠狀成膜液傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，60°C烘干，濕態(tài)下膜的厚度為0.24mm。用lwt%的NaOH溶液浸泡以中和膜內(nèi)殘留的醋酸，用蒸餾水充分洗滌后自然風(fēng)干。將所得的殼聚糖/羧甲基纖維素鈉膜片材料2充分吸水溶脹，用機(jī)械制孔法穿孔，孔間距為2. Omm,孔徑大小約為350 μ m。 將穿孔后的膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，邊緣部分用少量2vol%的醋酸溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖/羧甲基纖維素鈉多孔支架單元體4，孔隙3間相互貫通， 孔徑大小約為350 μ m，孔隙率為85%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例10
將Ig殼聚糖溶于50mL濃度為2vol%的醋酸溶液中，充分?jǐn)嚢枋箽ぞ厶峭耆芙獠⒕鶆蚍稚?。在殼聚糖的醋酸溶液中加?0mL濃度為2wt%的膠原溶脹液(膠原溶液的制備可參照文獻(xiàn)《生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志》1999:16 (2) :147-150吳志谷，盛志勇等報(bào)道的方法)，充分?jǐn)嚢?，使膠原溶脹液溶解于殼聚糖溶液中并混合均勻。在混合溶液中加入2g十六烷基三甲基氯化銨和2g月桂酰肌氨酸鈉，在轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分下攪拌30分鐘，再加入少量0. 25vol% 的戊二醛溶液，攪拌均勻以后傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，于_20°C冷凍成型，真空干燥，濕態(tài)下膜厚度為0. 32mm。以lwt%的NaOH溶液中和殘余醋酸，用蒸餾水充分洗滌并冷凍干燥，得到多孔的殼聚糖/膠原膜片材料2。將所得的膜充分吸水溶脹，裁剪成合適的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用少量2vol%的醋酸溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖/膠原多孔支架單元體4，其中的孔隙3間相互貫通，平均孔徑為200. 5 μ m,孔隙率為93%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例11
按照文獻(xiàn) Li Yubao, K. de Groot, J. de Wijn, C. P. A. T. Klein and S. v. d. Meer, J. Mater. Sci : Mater, in Med.，5(1994) : 3洸_331所制備的納米磷灰石漿料，經(jīng)離心脫水后用二甲亞砜分散，得到濃度為10wt%的納米磷灰石漿料。將1.5g聚乳酸溶于50mL 二甲亞砜，在持續(xù)攪拌下，加入IOmL以二甲亞砜為分散劑的10wt%納米磷灰石漿料，并使其均勻分散在體系中。再加入4(Γ60目的NaCl顆粒60g，充分?jǐn)嚢枋果}粒分布均勻，制成粘稠狀成膜液。將成膜液傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，50°C真空干燥，濕態(tài)下膜厚度為 0. 23mm。用蒸餾水反復(fù)浸泡、洗滌，以除去膜內(nèi)的NaCl顆粒，得到多孔的聚乳酸/納米磷灰石膜片材料2。將膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用少量二甲亞砜溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的聚乳酸/納米磷灰石多孔支架單元體4，孔隙3間相互貫通，平均孔徑為225. 2 μ m，孔隙率為82%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例12
將1. 5g殼聚糖溶于50mL濃度為2vol%的醋酸溶液中，充分?jǐn)嚢枋箽ぞ厶峭耆芙獠⒕鶆蚍稚?。持續(xù)攪拌作用下，將IOmL濃度為10wt%的納米磷灰石漿料(納米磷灰石漿料的制備可參照文獻(xiàn)Li Yubao, K. de Groot, J. de Wijn, C. P. A. T. Klein and S. v. d. Meer, J. Mater. Sci : Mater, in Med.，5(1994) : 326-331)緩慢滴加至殼聚糖溶液中，充分?jǐn)嚢瑁辜{米磷灰石均勻分散在殼聚糖溶液中，得到無(wú)可見(jiàn)顆粒狀物的粘稠成膜液。將成膜液傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，60°C烘干。用lwt% WNaOH溶液浸泡以中和膜內(nèi)殘留的醋酸，用蒸餾水充分洗滌后自然風(fēng)干，膜的厚度為0. 35mm。將所得的殼聚糖/納米磷灰石膜片材料2充分吸水溶脹，用機(jī)械制孔法穿孔，孔間距為2. 5mm,孔徑大小約為400 μ m。 將穿孔后的膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用少量2vol%的醋酸溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。 得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖/納米磷灰石多孔支架單元體4，納米磷灰石含量為 40wt%,孔隙3間相互貫通，孔徑大小約為400 μ m,孔隙率為89%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例13
將0. 5g殼聚糖和0. 5g羧甲基纖維素鈉加入50mL濃度為1. 5wt%的納米磷灰石漿料中 (納米磷灰石漿料的制備可參照文獻(xiàn)Li Yubao, K. de Groot, J. de Wijn, C. P. A. T. Klein and S. v. d. Meer, J. Mater. Sci Mater, in Med.，5(1994) : 3洸_331 )，充分?jǐn)嚢枋刽燃谆w維素鈉完全溶解，并使殼聚糖和納米磷灰石在溶液中均勻分散。在持續(xù)攪拌作用下， 將12. 5mL濃度為2vol%的醋酸溶液逐漸遞加到混合溶液中。待醋酸溶液滴加完畢，迅速將粘稠狀成膜液傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，60°C烘干。用lWt%&NaOH溶液浸泡以中和膜內(nèi)殘留的醋酸，用蒸餾水充分洗滌后自然風(fēng)干，濕態(tài)下膜壁厚度為0. 33mm。將所得的殼聚糖/羧甲基纖維素鈉/納米羥基磷灰石膜片材料2充分吸水溶脹，用機(jī)械制孔法穿 ？L，孔間距為2. 5mm,孔徑大小約為400 μ m,孔隙率為78%。將穿孔后的膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用少量2vol%的醋酸溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖/羧甲基纖維素鈉/納米羥基磷灰石多孔支架單元體4，孔隙3間相互貫通。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例14
將Ig殼聚糖溶于50mL濃度為2vol%的醋酸溶液中，充分?jǐn)嚢枋箽ぞ厶峭耆芙獠⒕鶆蚍稚ⅰＴ跉ぞ厶堑拇姿崛芤褐屑尤?0mL濃度為2wt%的膠原溶脹液(膠原溶液的制備可參照文獻(xiàn)《生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志》1999 :16(2): 147-150吳志谷，盛志勇等報(bào)道的方法)，充分?jǐn)嚢?，使膠原溶脹液溶解于殼聚糖溶液中并混合均勻。持續(xù)攪拌作用下，將30mL濃度為10wt% 的納米磷灰石漿料(納米磷灰石漿料的制備可參照文獻(xiàn)Li Yubao, K. de Groot, J. de Wijn, C. P. Α. T. Klein and S. v. d. Meer, J. Mater. Sci: Mater, in Med. , 5(1994): 326-331)緩慢滴加至殼聚糖/膠原溶液中，充分?jǐn)嚢枋辜{米磷灰石均勻分散在體系中，得到無(wú)可見(jiàn)顆粒狀物的粘稠成膜液。在混合溶液中加入2g十六烷基三甲基氯化銨和2g月桂酰肌氨酸鈉，在轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分下攪拌30分鐘，再加入少量0. 25vol%的戊二醛溶液，攪拌均勻以后傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，于-20°C冷凍成型，真空干燥。以1襯％的 NaOH溶液中和殘余醋酸，用蒸餾水充分洗滌并冷凍干燥，得到多孔的殼聚糖/膠原/納米磷灰石膜片材料2，濕態(tài)下膜壁厚度為0. 38mm。將所得的膜片材料2充分吸水溶脹，裁剪成合適的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用少量2vol%的醋酸溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖/膠原/納米磷灰石多孔支架單元體4，如圖2所示。其中殼聚糖/膠原/ 納米磷灰石重量比為1 1 3，支架單元體中孔隙3間相互貫通，平均孔徑為221. 4 μ m,孔隙率為88%ο該支架單元體4除可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用外，也可以將多個(gè)上述支架單元體4并行排列組合，相鄰部分用少量2vol%的醋酸溶液溶蝕表面，將多個(gè)螺旋卷裹圓筒體粘合在一起，涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑，即得到組合體式的多孔骨修復(fù)支架體5，如圖3所示。實(shí)施例15
將Ig殼聚糖溶于50mL濃度為2vol%的醋酸溶液中，充分?jǐn)嚢枋箽ぞ厶峭耆芙獠⒕鶆蚍稚?。在殼聚糖的醋酸溶液中加?0mL濃度為2wt%的膠原溶脹液(膠原溶液的制備可參照文獻(xiàn)《生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志》1999:16 (2) :147-150吳志谷，盛志勇等報(bào)道的方法)，充分?jǐn)嚢瑁鼓z原溶脹液溶解于殼聚糖溶液中并混合均勻。在殼聚糖/膠原混合液中加入0. 5g 聚己內(nèi)酯超細(xì)纖維(其制備可參照文獻(xiàn)Yi Zuo, Fang Yang, Joop G. C. ffolke, Yubao Li and John A. Jansen, ActaBiomater., 6(2010) : 1238-1Μ7)，充分?jǐn)嚢枋蛊渚鶆蚍稚⒃隗w系中。在混合溶液中加入2g十六烷基三甲基氯化銨和2g月桂酰肌氨酸鈉，在轉(zhuǎn)速1000 轉(zhuǎn)/分下攪拌30分鐘，再加入少量0. 25vol%的戊二醛溶液，攪拌均勻以后傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，于-20°C冷凍成型，真空干燥。以lwt% WNaOH溶液中和殘余醋酸， 用蒸餾水充分洗滌并冷凍干燥，得到多孔的殼聚糖/膠原/聚己內(nèi)酯膜片材料2，濕態(tài)下膜壁厚度為0. 36mm。將所得的膜片材料2充分吸水溶脹，裁剪成合適的尺寸，緊密螺旋卷裹， 末端邊緣部分1用少量2vol%的醋酸溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖/膠原/聚己內(nèi)酯多孔支架單元體4，其中殼聚糖/膠原/聚己內(nèi)酯重量比為2:2:1，支架單元體中的孔隙3間相互貫通，平均孔徑為186. 4 μ m，孔隙率為73%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例16
將Ig殼聚糖溶于50mL濃度為2vol%的醋酸溶液中，充分?jǐn)嚢枋箽ぞ厶峭耆芙獠⒕鶆蚍稚?。在殼聚糖的醋酸溶液中加?0mL濃度為2wt%的膠原溶脹液(膠原溶液的制備可參照文獻(xiàn)《生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志》1999:16 (2) :147-150吳志谷，盛志勇等報(bào)道的方法)，充分?jǐn)嚢?，使膠原溶脹液溶解于殼聚糖溶液中并混合均勻。在殼聚糖/膠原混合液中加入0. 5g 聚乳酸超細(xì)纖維(其制備可參照文獻(xiàn)Yi Zuo, Fang Yang, Joop G. C. ffolke, Yubao Li and John A. Jansen, Acta Biomater. , 6(2010) : 1238-1247)，充分?jǐn)嚢枋蛊渚鶆蚍稚⒃隗w系中。在混合溶液中加入2g十六烷基三甲基氯化銨和2g月桂酰肌氨酸鈉，在轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/ 分下攪拌30分鐘，再加入少量0. 25vol%的戊二醛溶液，攪拌均勻以后傾注到玻璃平皿中， 水平鋪展成膜片狀，于-20°C冷凍成型，真空干燥。以lwt% WNaOH溶液中和殘余醋酸，用蒸餾水充分洗滌并冷凍干燥，得到多孔的殼聚糖/膠原/聚乳酸膜片材料2，濕態(tài)下膜壁厚度為0. 35mm。將所得的膜片材料2充分吸水溶脹，裁剪成合適的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分用少量2vol%的醋酸溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖/膠原/聚乳酸多孔支架單元體4，其中殼聚糖/膠原/聚乳酸重量比為2 2 1，支架單元體中的孔隙3間相互貫通，平均孔徑為180. 8 μ m，孔隙率為80%。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例17
將按實(shí)施例11的方式制備而得的聚乳酸/納米磷灰石多孔膜片材料2，與按實(shí)施例16 的方式制備而得的殼聚糖/膠原/聚乳酸多孔膜片材料22平面疊置重合在一起，如圖3所示。將該平面疊置重合的兩層膜片材料2，22緊密螺旋卷裹，兩膜片材2和22的末端邊緣部分1和11分別用少量二甲亞砜溶蝕表面后，均粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到雙層螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的聚乳酸/納米磷灰石/殼聚糖/膠原多孔支架單元體4，如圖5所示。該支架單元體4除可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用外，將多個(gè)上述支架單元體并行排列組合，相鄰部分用少量二甲亞砜溶蝕表面，將多個(gè)螺旋卷裹圓筒體粘合在一起，涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑，可以得到組合體式的多孔骨修復(fù)支架體5，如圖6所示。實(shí)施例18
將按實(shí)施例2的方式制備而得的聚己內(nèi)酯多孔膜片材料，與按實(shí)施例9的方式制備而得的殼聚糖/羧甲基纖維素鈉多孔膜片材料以及按實(shí)施例14的方式制備而得的殼聚糖/ 膠原/納米磷灰石多孔膜片材料平面疊置重合后，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分均用少量二甲亞砜溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到三層螺旋卷裹圓筒體狀結(jié)構(gòu)的聚己內(nèi)酯/殼聚糖/羧甲基纖維素鈉/膠原/ 納米磷灰石多孔支架單元體4。該支架單元體4可以單獨(dú)作為骨修復(fù)支架體使用。實(shí)施例19
同實(shí)施例7所述的方式制備的殼聚糖/羧甲基纖維素鈉/納米羥基磷灰石多孔支架單元體4，將15mg黃芪(或抗生素、頭孢菌素類(lèi)、β -內(nèi)酰胺類(lèi)、氨基糖甙類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、三七、 小薊等)分散在IOml蒸餾水中，制成含藥液，把支架單元體浸漬于上述含藥溶液中，4°C浸泡 3小時(shí)，冷凍干燥后4°C保存，得到具有藥物緩釋功能的多孔支架單元體。實(shí)施例20
同實(shí)施例8所述的方式制備而得的殼聚糖/膠原/納米磷灰石多孔支架單元體4，將 IOmg骨形成蛋白(或轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、紅細(xì)胞生成素、血小板生成素、血小板衍生生長(zhǎng)因子等)分散在IOml蒸餾水中，制成生長(zhǎng)因子液，把支架浸漬于上述含生長(zhǎng)因子的溶液中，4°C浸泡M小時(shí)，冷凍干燥后4°C保存，得到具有誘導(dǎo)組織再生功能的多孔支架單元體。實(shí)施例21
取按照實(shí)施例3所述的方式制備的聚酰胺66粘稠狀成膜液20g，冷卻至室溫后，加入 IOOmg載抗生素(或頭孢菌素類(lèi)、內(nèi)酰胺類(lèi)、氨基糖甙類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、三七、小薊、黃芪
15等)的殼聚糖微球(平均直徑為15 μ m)，攪拌30min后，傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，室溫風(fēng)干。用蒸餾水反復(fù)浸泡、洗滌，室溫風(fēng)干，得到多孔的聚酰胺66膜片材料2。將膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用少量含氯化鈣的乙醇溶液溶蝕表面， 粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到具有藥物緩釋功能的聚酰胺66多孔支架單元體。
實(shí)施例22
取按照實(shí)施例12所述的方式制備的殼聚糖-羥基磷灰石粘稠狀成膜液30g，加入 200mg載三七(或抗生素、頭孢菌素類(lèi)、內(nèi)酰胺類(lèi)、氨基糖甙類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、三七、小薊、 黃芪等)的殼聚糖微球(平均直徑為15 μ m)和IOOmg載轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β (或骨形成蛋白、 成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、紅細(xì)胞生成素、血小板生成素、血小板衍生生長(zhǎng)因子等)的膠原微球 (平均直徑為lOym)，攪拌40min后，傾注到玻璃平皿中，水平鋪展成膜片狀，室溫風(fēng)干。用蒸餾水充分洗滌后再自然風(fēng)干。將所得的殼聚糖/納米磷灰石膜片材料2充分吸水溶脹， 用機(jī)械制孔法穿孔，孔間距為2. Omm,孔徑大小約為300 μ m。將穿孔后的膜裁剪成適合的尺寸，緊密螺旋卷裹，末端邊緣部分1用少量2vol%的醋酸溶液溶蝕表面，粘合在螺旋卷裹圓筒體上。涼干后用蒸餾水充分浸泡和漂洗以除去殘留溶劑。得到具有藥物緩釋功能和誘導(dǎo)組織再生功能的殼聚糖/納米磷灰石多孔支架單元體。
權(quán)利要求
1.具有層狀結(jié)構(gòu)的仿生骨修復(fù)支架體，其特征是由至少一個(gè)支架單元體(4)構(gòu)成，該支架單元體(4)為由片層材料(2)由內(nèi)向外連續(xù)緊密卷裹、截面呈螺旋狀的柱體結(jié)構(gòu)，其直徑為 0. lmm^50mmo
2.如權(quán)利要求1所述的骨修復(fù)支架體，其特征是在所說(shuō)的片層材料(2)的厚度為 0. OlmnTlmm0
3.如權(quán)利要求1所述的骨修復(fù)支架體，其特征是在所說(shuō)的片層材料(2)的延展面中分散分布有孔徑為50 μ πΓ800 μ m的貫通孔隙(3)。
4.如權(quán)利要求3所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)的分散分布的貫通孔隙(3)在片層材料(2)的延展面中以大體均勻分散的方式分布。
5.如權(quán)利要求3所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)的分散分布的貫通孔隙(3)的孔隙率為占片層材料(2)體積的70% 95%。
6.如權(quán)利要求1所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)的片層材料(2)至少其表層為可降解材料。
7.如權(quán)利要求6所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)的片層材料(2)為在由非降解性的醫(yī)用高分子、非降解性的醫(yī)用金屬或金屬合金、非降解性的生物陶瓷、非降解性的生物復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)體表面，被覆有可降解材料層的形式。
8.如權(quán)利要求6所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)的片層材料(2)為由可生物降解生物高分子成分、可生物降解的醫(yī)用金屬或其合金、可生物降解的生物陶瓷，或是由這些不同成分的復(fù)合成分組成。
9.如權(quán)利要求8所述的骨修復(fù)支架體，其特征是片層材料(2)由所說(shuō)的生物高分子成分與混合狀分散分布的直徑為ΙΟηπΓ ΟΟμπι的纖維成分共同組成，所說(shuō)的纖維成分為天然纖維或人工制備纖維中的至少一種。
10.如權(quán)利要求9所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)的纖維成分為片層材料(2)總重量的1% 60%。
11.如權(quán)利要求10所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)的纖維成分為片層材料(2)總重量的5°/Γ20%。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的骨修復(fù)支架體，其特征是在所說(shuō)的片層材料(2)的表面被覆有具有骨傳導(dǎo)生物活性的鈣的磷酸鹽材料涂層。
13.如權(quán)利要求8所述的骨修復(fù)支架體，其特征是片層材料(2)由所說(shuō)的生物高分子成分與納米類(lèi)骨磷灰石成分共同組成，所說(shuō)的納米類(lèi)骨磷灰石成分為片層材料(2)總重量的 19Γ80%，納米類(lèi)骨磷灰石成分中的鈣/磷摩爾比為1. 2^2.0:10
14.如權(quán)利要求13所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)片層材料(2)中的納米類(lèi)骨磷灰石的含量為片層材料(2)總重量的40%飛0%。
15.如權(quán)利要求13或14所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)的納米類(lèi)骨磷灰石成分為由鈣鹽化合物與磷酸或磷酸鹽反應(yīng)所得到的納米磷灰石針晶、棒晶或片晶成分。
16.如權(quán)利要求1至11、13、14之一所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)的片層材料 (2)中還含有其總重量0. 059Γ20%的藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子，所說(shuō)的藥物成分包括抗生素、頭孢菌素類(lèi)、β -內(nèi)酰胺類(lèi)、氨基糖甙類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、三七、小薊、黃芪中的至少一種； 所說(shuō)的組織生長(zhǎng)因子包括骨形成蛋白、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、紅細(xì)胞生成素、血小板生成素、血小板衍生生長(zhǎng)因子中的至少一種。
17.如權(quán)利要求1至11、13、14之一所述的骨修復(fù)支架體，其特征是所說(shuō)的支架結(jié)構(gòu)單體(4)為由單層或平面疊置的至少兩層分別含有不同成分的所說(shuō)片層材料(2)，以所說(shuō)的連續(xù)緊密卷裹形式的狀柱體結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求1至11、13、14之一所述的骨修復(fù)支架體，其特征是支架體由至少兩個(gè)所說(shuō)的支架結(jié)構(gòu)單體(4)，以其長(zhǎng)度方向平行的并列方式緊密固定所成的組合體(5)的形式。
19.制備權(quán)利要求1所述的仿生骨修復(fù)支架體的方法，其特征是將適當(dāng)成分的片層材料(2)，以其延展面由內(nèi)向外螺旋狀連續(xù)緊密卷裹成直徑為0. lmnT50mm的卷裹結(jié)構(gòu)體后， 將延展面的末端卷裹邊緣(1)固定于卷裹結(jié)構(gòu)體的對(duì)應(yīng)表面，得到支架單元體(4)，以該單一的支架單元體(4)或者將至少兩個(gè)支架單元體(4)以其長(zhǎng)度方向平行的并列方式緊密粘接固定成組合體(5)，構(gòu)成體由至少骨修復(fù)支架體，所說(shuō)片層材料(2)的成分為生物高分子材料、或者生物陶瓷、或者醫(yī)用金屬或合金材料，或者這些材料的復(fù)合材料。
20.如權(quán)利要求19所述的制備方法，其特征是所說(shuō)的片層材料(2)為在以粒子浙濾法、氣體發(fā)泡法、熔模鑄造法、電沉積法制備時(shí)，或是在片層材料成型后經(jīng)機(jī)械穿孔方式，在其延展面上形成分散分布的直徑為50 μ πΓ800 μ m的貫通孔隙(3)。
21.如權(quán)利要求19所述的制備方法，其特征是以醫(yī)用高分子成分為制膜原料，在其溶解于溶劑的分散體系中，還均勻分散有成膜成分總質(zhì)量19Γ60%的非溶解態(tài)的纖維成分，或含有成膜成分總質(zhì)量19Γ80%的納米類(lèi)骨磷灰石晶體成分中的至少一種，所說(shuō)的纖維成分為直徑ΙΟηπΓ ΟΟμπι的天然纖維或人工纖維中的至少一種，所說(shuō)的納米類(lèi)骨磷灰石晶體成分為由鈣鹽化合物與磷酸或磷酸鹽反應(yīng)所得到的納米磷灰石針晶、棒晶或片晶。
22.如權(quán)利要求19所述的制備方法，其特征是在以醫(yī)用高分子成分為制膜原料，在其溶解于溶劑的分散體系中，還均勻分散有成膜成分總質(zhì)量0. 059Γ20%的藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子，所說(shuō)的藥物成分包括抗生素、頭孢菌素類(lèi)、內(nèi)酰胺類(lèi)、氨基糖甙類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、三七、小薊、黃芪中的至少一種；所說(shuō)的組織生長(zhǎng)因子包括骨形成蛋白、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、紅細(xì)胞生成素、血小板生成素、血小板衍生生長(zhǎng)因子中的至少一種。
23.如權(quán)利要求19所述的制備方法，其特征是在以醫(yī)用高分子成分為制膜原料，在片層材料成型后，或得到所說(shuō)的支架單元體(4)后，以浸漬方式將藥物成分和/或組織生長(zhǎng)因子沉淀于其浸漬表面上，所說(shuō)的藥物成分包括抗生素、頭孢菌素類(lèi)、β -內(nèi)酰胺類(lèi)、氨基糖甙類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、三七、小薊、黃芪中的至少一種；所說(shuō)的組織生長(zhǎng)因子包括骨形成蛋白、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、紅細(xì)胞生成素、血小板生成素、血小板衍生生長(zhǎng)因子中的至少一種。
全文摘要
具有層狀結(jié)構(gòu)的仿生骨修復(fù)支架體及制備方法。支架體由至少一個(gè)支架單元體構(gòu)成，該支架單元體為由片層材料由內(nèi)向外連續(xù)緊密卷裹、截面呈螺旋狀的柱體結(jié)構(gòu)，其直徑為0.1mm~50mm。該結(jié)構(gòu)類(lèi)似于自然骨的哈佛系統(tǒng)，具有高度的仿生效果，能很好地實(shí)現(xiàn)缺損位與正常骨組織間的力學(xué)傳遞，即使在降解過(guò)程中也能維持良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，完成骨組織的修復(fù)和功能重建。通過(guò)控制片層材料的厚度、高度以及卷裹的層數(shù)，可以靈活調(diào)整骨修復(fù)支架體的三維尺寸，以滿(mǎn)足不同的使用需要，可塑性強(qiáng)。
文檔編號(hào)A61F2/28GK102293692SQ20111016410
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月18日
發(fā)明者左奕, 張利, 李吉東, 李玉寶, 江虹, 鄒琴 申請(qǐng)人:四川大學(xué)