基于脫細(xì)胞生物組織基質(zhì)材料的骨修復(fù)用復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，具體設(shè)及基于脫細(xì)胞生物組織基質(zhì)材料的骨修復(fù)用復(fù) 合材料及其制備方法，該復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于骨科及整形科領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 受損骨組織修復(fù)與重建在世界范圍內(nèi)是整形外科醫(yī)生需要面對(duì)的重要任務(wù)，據(jù)統(tǒng) 計(jì)，在2013年中國(guó)和美國(guó)施行的骨移植手術(shù)分別超過(guò)60萬(wàn)例和100萬(wàn)例，全球骨移植替代 材料銷售超過(guò)20億美元。修復(fù)受損的骨組織需要用到骨移植材料，在世界范圍內(nèi)修復(fù)受損 骨組織使用的黃金標(biāo)準(zhǔn)為人的自體骨組織，即取自病人自身的健康骨組織。自體骨具有修 復(fù)骨組織需要的全部特性，比如優(yōu)異的骨誘導(dǎo)性，骨傳導(dǎo)性，成骨性W及安全性。但是，使用 自體骨在臨床上具有不可避免的缺陷。由于使用自體骨需要從病人身體的供體部位獲得骨 組織，運(yùn)額外的手術(shù)便增加了手術(shù)的時(shí)間，費(fèi)用，W及病人恢復(fù)的時(shí)間。同時(shí)，供體部位的病 變及供體部位提供骨組織的有限性都是目前面臨的突出問(wèn)題。另外，許多需要進(jìn)行骨移植 的老年病人由于自身的骨組織質(zhì)量隨年齡下降，使得自體骨并不是一個(gè)很好的選擇。因此， 開(kāi)發(fā)能替代自體骨的骨再生醫(yī)學(xué)材料（或骨移植替代材料）便是一個(gè)亟待解決的課題。
[0003] 臨床上骨科醫(yī)生使用的骨移植替代材料包括異體骨，脫巧骨基質(zhì)，生長(zhǎng)因子，W及 合成材料。異體骨來(lái)自于他人捐獻(xiàn)的骨組織，具有骨傳導(dǎo)性且供應(yīng)相對(duì)充足。但是異體骨 存在供體組織質(zhì)量不可控、組織排斥反應(yīng)、骨愈合時(shí)間慢甚至不愈合等問(wèn)題，W及存在疾病 傳播的風(fēng)險(xiǎn)。脫巧骨基質(zhì)由異體骨或者異種骨（動(dòng)物骨組織）經(jīng)脫巧處理而獲得，具有骨 傳導(dǎo)性，供應(yīng)充足且臨床使用數(shù)據(jù)比較豐富。但是脫巧骨基質(zhì)材料的骨誘導(dǎo)性非常有限，同 時(shí)也存在疾病傳播的風(fēng)險(xiǎn)。骨修復(fù)用生長(zhǎng)因子如骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2度MP-2)或骨形態(tài)發(fā)生 蛋白-7度MP-7或0P-1)具有骨誘導(dǎo)性，然而美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（抑A)僅批準(zhǔn)了少數(shù) 幾類含生長(zhǎng)因子的骨科醫(yī)療器械，如Me化ronic公司的InFuse.j:;''（含BMP-2)和Stryker公 司的ΟΡ-μ'ι(含BMP-7)在美國(guó)市場(chǎng)銷售。另外，生長(zhǎng)因子本身不具備骨傳導(dǎo)性并且價(jià)格 十分昂貴。同時(shí)近年來(lái)，有越來(lái)越多的臨床報(bào)道顯示生長(zhǎng)因子的使用有致癌的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004] 由于自體骨，異體骨，脫巧骨基質(zhì)及生長(zhǎng)因子在臨床使用上的各種不可避免的缺 點(diǎn)，合成材料越來(lái)越多的成為骨科醫(yī)生的選擇。臨床上骨科醫(yī)生常用的合成植骨材料可 大致分第一代合成材料和第二代合成材料。第一代和第二代合成材料具有良好的骨傳導(dǎo) 性，通常被用作骨填充材料，用于小面積骨缺損的修復(fù)。第一代合成材料包括各類陶瓷材 料如憐酸Ξ巧、徑基憐灰石，或者陶瓷、巧憐鹽與有機(jī)材料如天然與合成高分子的復(fù)合材 料。國(guó)際上運(yùn)類產(chǎn)品包括Stiyker的Virossi-"，Me化ronic的Ma滿試G餘城?，.Biomet的 ProOsteon?，DePuy的Hea]〇s?,Zimmer的CopiOs?等，此類產(chǎn)品不具備骨誘導(dǎo)性和成 骨性。第二代合成材料通過(guò)引入具有生物活性的無(wú)機(jī)成分如生物玻璃、娃憐鹽等，顯示有 限的刺激新骨生成的功能。國(guó)際上第二代合成材料包括Stryker的VitOSS?BA，Baxter的 Ac祉use?，.W及NovaBone的Nov泌餅ie@。中國(guó)市場(chǎng)上僅有為數(shù)不多的骨移植替代材料 開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)機(jī)構(gòu)，比如上海瑞邦生物材料有限公司生產(chǎn)的自固化憐酸巧人工骨材料，北京 益而康生物工程開(kāi)發(fā)中屯、銷售的由清華大學(xué)研制的瑞福液納米人工骨等。國(guó)內(nèi)廠商生產(chǎn)的 骨移植替代材料大體屬于W國(guó)際上分類標(biāo)準(zhǔn)定義的第一代合成材料。 陽(yáng)〇化]骨組織是脊椎動(dòng)物體內(nèi)唯一形成礦化細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)締組織，礦化的細(xì)胞外基質(zhì) 提供了骨骼所需的硬度和強(qiáng)度。骨基質(zhì)由有機(jī)和無(wú)機(jī)兩種成分構(gòu)成，有機(jī)成分占骨骼濕重 的20%左右而無(wú)機(jī)成分占骨骼濕重的65%左右。骨骼的有機(jī)質(zhì)成分主要是膠原蛋白，占 有機(jī)成分的90%左右，并且主要是I型膠原蛋白。在空間結(jié)構(gòu)上，膠原蛋白顯示出特殊的 Ξ股螺旋纏繞的結(jié)構(gòu)，Ξ條相互獨(dú)立的膠原蛋白膚鏈依靠甘氨酸之間形成的氨鍵維系Ξ股 螺旋相互纏繞的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)賦予膠原蛋白穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的強(qiáng)度。骨骼的無(wú)機(jī)質(zhì)成分 主要是徑基憐灰石。為模擬骨組織的結(jié)構(gòu)與性能，在科學(xué)研究及臨床產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上，科學(xué)家 經(jīng)常使用I型膠原蛋白，陶瓷材料，或其復(fù)合材料作為骨修復(fù)用材料。目前國(guó)際醫(yī)療器械 市場(chǎng)及臨床上幾乎所有設(shè)及膠原蛋白的骨修復(fù)材料都使用化學(xué)提純的I型膠原蛋白。美 國(guó)許多專利技術(shù)如US5776193，US5681872，US6764517，US7189263，US7998499，US 8303967,US8460686,US8968797,US8613938等均設(shè)及到使用化學(xué)提存的I型膠原蛋 白為主要原料的骨修復(fù)用復(fù)合材料。由運(yùn)些專利轉(zhuǎn)化成的臨床產(chǎn)品就包括好技alQS礙W及 Vitossf，Vi的ss'i-〇BA等。國(guó)內(nèi)也有許多類似的專利技術(shù)如CN1338315,CN1526765,CN 102085392,CN103055352,CN103341206等對(duì)化學(xué)提純的膠原蛋白與陶瓷的復(fù)合材料進(jìn)行 了報(bào)道。化學(xué)提純的膠原蛋白的缺點(diǎn)在于提取過(guò)程復(fù)雜，同時(shí)膠原蛋白在提取過(guò)程中變性， 失去其固有的Ξ股螺旋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其喪失了原有的生物學(xué)性能；此外，從生物組織經(jīng)化學(xué)方 法提取膠原蛋白導(dǎo)致最終的材料中失去了原生物基質(zhì)內(nèi)的多種有機(jī)質(zhì)成分，致使其成分相 對(duì)單一，無(wú)法滿足骨修復(fù)過(guò)程中的復(fù)雜的信號(hào)通路需求；同時(shí)，化學(xué)提純的膠原蛋白用做骨 修復(fù)材料一般需要使用毒性較大的化學(xué)交聯(lián)劑如甲醒、2,3-二徑基丙醒、戊二醒、或碳化二 亞胺等對(duì)膠原蛋白分子鏈進(jìn)行交聯(lián)，W提高膠原蛋白的強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性，然而化學(xué)交聯(lián)的 膠原蛋白在材料植入體內(nèi)之后被降解和吸收的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒性的交聯(lián)劑小分子，產(chǎn)生 細(xì)胞毒性并引起炎癥及免疫反應(yīng)。為解決運(yùn)一潛在問(wèn)題，中國(guó)專利CN101417145報(bào)道了 一種骨組織工程支架材料，該支架材料通過(guò)豬皮脫細(xì)胞和脂肪后得到膠原蛋白天然Ξ維網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)并在其上復(fù)合一層徑基憐灰石而得，無(wú)需使用額外的化學(xué)交聯(lián)劑對(duì)膠原蛋白進(jìn)行交 聯(lián)。該制備支架材料的方法由于基于膠原蛋白的Ξ維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此只局限于使用在巧憐 溶液中礦化的方法制備膠原蛋白和徑基憐灰石的復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于脫細(xì)胞生物組織基質(zhì)材料的骨修復(fù)用復(fù)合材料 及其制備方法，本發(fā)明制備的復(fù)合材料基于脫細(xì)胞的生物組織基質(zhì)材料，制備所得的生物 組織基質(zhì)材料保持了有機(jī)成分天然的交聯(lián)狀態(tài)，因此無(wú)需使用化學(xué)交聯(lián)劑。本發(fā)明使用的 生物組織基質(zhì)材料為微纖維狀，因此可W與無(wú)機(jī)材料如巧憐鹽等W物理混合的方法或者W 生物礦化的方法制備分散均勻的復(fù)合材料。 陽(yáng)007] 本發(fā)明的目的是通過(guò)W下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0008] 基于脫細(xì)胞生物組織基質(zhì)材料的骨修復(fù)用復(fù)合材料，包括10% -90%的脫細(xì)胞生 物組織基質(zhì)材料作為有機(jī)相和90% -10%的巧鹽作為無(wú)機(jī)相。
[0009] 優(yōu)選地，用生物玻璃、生物陶瓷、含鎖、鋒、儀、或者娃的礦物質(zhì)或含鎖、鋒、儀、或者 娃的鹽替代所述巧鹽作為無(wú)機(jī)相。
[0010] 優(yōu)選地，無(wú)機(jī)相作為分散相W顆粒狀分布在作為連續(xù)相的有機(jī)相中；無(wú)機(jī)相可W 均勻分布在有機(jī)相中，或者W-定的梯度分布在有機(jī)相中。
[0011] 優(yōu)選地，所述的基于脫細(xì)胞生物組織基質(zhì)材料的骨修復(fù)用復(fù)合材料具有Ξ維多孔 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0012] 優(yōu)選地，所述脫細(xì)胞生物組織基質(zhì)材料來(lái)源于哺乳動(dòng)物的軟組織，所述哺乳動(dòng)物 的軟組織包括豬的軟組織、牛的軟組織和人體的軟組織；所述軟組織包括皮膚、真皮、血管、 隔膜、肌腫、初帶、大腸、小腸和神經(jīng)組織。
[0013] 優(yōu)選地，所述脫細(xì)胞生物組織基質(zhì)材料呈微纖維狀，微纖維狀的脫細(xì)胞生物組織 基質(zhì)材料的直徑為1 - 250微米、長(zhǎng)度為100 - 4000微米。
[0014] 優(yōu)選地，所述巧鹽為徑基憐灰石[Cas(P04) 30田、α-憐酸Ξ巧[α-Ca3 (P04) 2]、 β-憐酸Ξ巧[β-Ca3(P04)2]、憐酸氨巧[CaHP04]、二水合憐酸氨巧[CaHP04· 2&0]、憐酸二 氨巧肪化口〇4)2]、憐酸四巧肪4任〇4)2〇]、憐酸八巧肪品(Ρ04)6·5Η20]、硫酸巧[CaS04]或 碳酸巧[CaC03]。
[0015] 所述的骨修復(fù)用復(fù)合