工程骨支架的配方以及制備方法與流程

文檔序號：11097989閱讀：1070來源：國知局

本發明屬于醫藥技術領域，尤其涉及工程骨支架的配方以及制備方法。

背景技術：

大范圍骨缺損、骨不連，是醫療工作中十分常見的問題。常見于創傷、腫瘤、感染、先天性或發育性疾病等。其一直是骨科領域的一項世界性難題，至今尚未得到有效解決。目前常用的修復方法有自體骨移植、異體骨移植、人工合成替代物等，但這些方法在供區的有限性、較多的并發癥和后遺癥、抗原性、生物相容性、生物活性、生物可降解性及與宿主骨的力學匹配、使用壽命等方面都存有各自缺點，限制了其臨床應用，難以達到滿意的效果。組織工程學的提出、建立和發展是對外科領域中組織、器官缺損和功能障礙傳統治療方法和模式的一次革命。利用組織工程學方法和手段修復組織缺損是全新的治療模式，具有廣闊的應用前景，是目前醫學界研究的熱點問題；其最終目的就在于提供理想的、來源廣泛、應用簡便、療效確定的生物活性骨組織，骨組織工程學是其中極為重要的具有代表意義的領域，對于從根本上提高各種臨床常見原因造成的骨缺損等疾病的治療效果而言，骨組織工程突破了以往的治療模式，提供了全新的思路和方法。

由于骨缺損形狀多呈現不規則形狀，體外預成型植骨材料難以適應骨缺損形狀，與正常骨質間形成間隔，從而影響組織工程骨支架傳導作用，3D打印技術的出現可以很好的解決個體化治療這一難題。3D打印技術被稱為“桌面上的創意工廠”。先用相關軟件將產品圖紙轉化為3D圖像數據并上傳電腦，放入相應的材料后，打印噴頭就會根據圖像數據逐層將東西打印出來，再堆疊在一起成為一個立體物品。由于采用“添加制造技術”(additive manufacturing)，因此更加節省原材料和人工，而且可制作形態各異的物品。理論上，只要電腦可以設計出的造型，3D打印機均可打印出來。遠程醫療、個性化醫療是世界醫療的發展趨勢。3D打印技術采用不同的“油墨”材料可以生產出各種人造器官和組織，能滿足臨床患者個體要求。金屬、樹脂、石膏、陶瓷、高分子、生物大分子等均被創造性地應用于3D打印以生產生物制品。隨著醫療技術個性化發展，此項技術已廣泛用來制作精確的患骨模型，度身定做個體化的骨缺損修復體。生物材料打印機采用獨創的世界最先進的無絲打印技術,可根據骨科臨床患者的骨缺損尺寸、形狀和內部空隙等參數，精確定制出理化特征和外觀結構仿生的可生物降解人工骨。

骨組織工程支架材料復合生長因子或者藥物可以提高植入支架材料骨修復效果，但是在臨床病例中，所需要修復的骨質缺損往往較大，缺損病灶周圍容易發生感染，單次給予大劑量的生長因子或者藥物難以發揮理想的效果，甚至有害于機體。所以，還需要對生長因子或者藥物進行緩釋。現有的研究結果顯示聚乙烯醇膠體具有很好的緩釋效果，并且已有緩釋方面的應用，故可用聚乙烯醇膠體作為粘結劑及緩釋載體制備組織工程骨支架復合生長因子及藥物植入骨缺損局部發揮作用。

因此，研制能夠通過骨缺損患者的影像學資料，經由3D打印機打印出仿生的具有緩釋生長因子及藥物的可生物降解人工骨，并產生支撐作用的骨組織工程支架材料具有重要意義。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于：提供工程骨支架的配方以及制備方法，本發明很好的解決骨缺損患者個體化治療這一難題。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：工程骨支架的配方，其特征在于：采用以下配方：采用以下配方：聚乙烯醇粉末、去離子水、雙相磷酸鈣粉末，所述的聚乙烯醇粉末醇解度為99+％。

2、根據權利要求1所述的工程骨支架的制備方法，其特征在于：按以下步驟進行：

(1)配成：首先將聚乙烯醇粉末溶于去離子水配成0.15g/ml的聚乙烯醇膠體；

(2)混合：將(1)中聚乙烯醇膠體與雙相磷酸鈣粉末混合；

(3)攪拌：將(2)中復合物攪拌均勻，得到雙相磷酸鈣與聚乙烯醇膏體混合組織；

(4)載入：將患者骨缺損模型三維文件載入生物材料打印機；

(5)打印：將得到雙相磷酸鈣與聚乙烯醇膏體混合組織倒入生物材料打印機，然后通過生物材料打印機打印制得具有誘導成骨能力的雙相磷酸鈣—聚乙烯醇組織工程骨支架材料。

(6)凍融：將(5)得出的雙相磷酸鈣—聚乙烯醇組織工程骨支架材料進行零下20度，10～20小時左右的冰凍，然后常溫10～20小時的解凍。

(7)干燥；將(6)凍融后的雙相磷酸鈣—聚乙烯醇組織工程骨支架材料用冷凍干燥機干燥2～5小時，即工程骨支架成型。

進一步，所述的(2)混合步驟中雙相磷酸鈣粉末與聚乙烯醇膠體按照1g:1.5g比例復合形成雙相磷酸鈣—聚乙烯醇膏體組織。

聚乙烯醇粉末：有機化合物，極安全的高分子有機物，具有良好的生物相容性。

去離子水：為融合劑，高純度水。

雙相磷酸鈣粉末：為骨替代材料，具有良好的生物相容性。

該工程骨支架的配方以及制備方法，通過臨床患者的骨缺損尺寸、形狀和內部空隙等參數，精確定制出理化特征和外觀結構仿生的可生物降解人工骨，制備具有成骨作用的3D打印雙相磷酸鈣—聚乙烯醇組織工程骨支架材料，且該組織工程骨支架可復合生長因子及藥物并達到緩釋的效果，經研究發現按照此成分比例構建的3D打印雙相磷酸鈣—聚乙烯醇組織工程骨支架材料具有顯著的促成骨作用，可對周圍的成骨髓間充質干細胞產生趨化作用，并可誘導這些細胞成骨分化，最終發揮成骨作用，并且可以復合生長因子及藥物，達到緩釋的效果，本發明可以很好的解決骨缺損患者個體化治療這一難題。

附圖說明

圖1是本發明制備流程圖

具體實施方式

在下文中，闡述了多種特定細節，以便提供對構成所描述實施例基礎的概念的透徹理解。然而，對本領域的技術人員來說，很顯然所描述的實施例可以在沒有這些特定細節中的一些或者全部的情況下來實踐。在其他情況下，沒有具體描述眾所周知的處理步驟。

實施例1

1、本實施例列舉的工程骨支架的配方，由以下重量的原料制成：聚乙烯醇粉末、去離子水、雙相磷酸鈣粉末，所述的聚乙烯醇粉末醇解度為99+％。

2、根據權利要求1所述的工程骨支架的制備方法，其特征在于：按以下步驟進行：

(1)配成：首先將聚乙烯醇粉末溶于去離子水配成0.15g/ml的聚乙烯醇膠體；

(2)混合：將(1)中聚乙烯醇膠體與雙相磷酸鈣粉末混合；

(3)攪拌：將(2)中復合物攪拌均勻，得到雙相磷酸鈣與聚乙烯醇膏體混合組織；

(4)載入：將患者骨缺損模型三維文件載入生物材料打印機；

(6)凍融：將(5)得出的雙相磷酸鈣—聚乙烯醇組織工程骨支架材料進行零下20度，10小時左右的冰凍，然后常溫10小時的解凍。