一种用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，具体为一种用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架及其制备方法。

背景技术

股骨头坏死，又称股骨头缺血性坏死是骨科常见的疾病之一。其主要由激素、风湿疾病、血液疾病等引起，首先影响股骨头的血液供应，进而造成股骨头的骨质破坏，引起股骨头的坏死甚至塌陷，往往引发髋部肌肉痉挛、髋关节功能受限，严重影响患者的生活质量。随着骨组织工程技术的发展，对于股骨头坏死的治疗由最初的单一药物或手术简单治疗，进展到联合药物、微创手术以及骨组织工程技术手段进行综合性的治疗，以期达到理想的效果。

理想的骨组织工程材料应具有良好的生物相容性、易成型性和合适的孔径，以保证营养物质的供应和新骨组织的生长，单一的生物材料通常不可能实现所有的功能。将不可避免地出现股骨头塌陷、骨性关节炎和关节功能受损，给家庭和社会带来了沉重的负担。理想的治疗方法是延缓或阻止疾病的进展，避免关节面塌陷和关节置换术。因此急需一种改善应力、防止股骨头的塌陷，用于修复坏死股骨头的复合骨组织支架。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架及其制备方法，具备可促进骨髓间充质干细胞的黏附、增殖和成骨分化，利于坏死股骨头局部的新骨形成，加速坏死股骨头的修复和愈合，等优点，解决了生物相容性差以及无法促进新骨组织生长的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架,由以下原料组成,

包括载伊班膦酸钠PLGA微球、磷酸钙骨水泥。

优选的，所述磷酸钙骨水泥由固相粉末和液相的固化液两部分组成，所述固相粉末和液相的固化液之间质量份数比为4：1.5。

优选的，所述伊班膦酸钠PLGA微球主要包括以下原料组成：PLGA、二氯甲烷、伊班膦酸钠溶液、PVA水溶液。

优选的，所述载伊班膦酸钠PLGA微球运用复乳溶剂蒸发法来制备，所有试剂使用前均使用0.22μm滤膜过滤器过滤。

根据上述的一种用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架，现提出一种治疗股骨头坏死的复合骨组织支架的制备方法，包括以下步骤：

S1、伊班膦酸钠PLGA微球的制备：将1g的PLGA溶解在6ml二氯甲烷含有浓度为0.01mg/μl的伊班膦酸钠溶液中，并通过涡旋搅拌60秒以混合形成均匀溶液，将混合溶液转移到含有100ml的0.3％PVA水溶液的烧杯搅拌；

S2、将溶液以1200rpm的转速搅拌6小时以使溶剂蒸发和稳定微球形态，然后，使用蒸馏水洗涤三次以分离获得微球，最后将制备的载伊班膦酸钠PLGA微球冷冻干燥24小时，并储存于-20℃环境备用；

S3、复合骨组织支架的制备：准备好磷酸钙骨水泥需要的一定质量分数的固相粉末，主要成份包括β-磷酸三钙，无水磷酸二钙，羟磷灰石和纳米羟基磷灰石，固化液为2％的Na

S4、将S2步骤中的载伊班膦酸钠PLGA微球以及S3中的固相粉末、固化液在室温20℃下进行混合搅拌，混合物搅拌成糊状后推入圆柱形模具中，将制备好的复合组织工程骨支架冷冻干燥后，于-20℃储存备用。

优选的，所述β-磷酸三钙为80％质量分数，无水磷酸二钙为10％质量分数、羟磷灰石为5％质量分数、纳米羟基磷灰石为5％质量分数，所述步骤4中的圆柱形模具直径为8mm，长度15mm。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架及其制备方法，具备以下有益效果：

1、该用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架及其制备方法，通过采用骨组织工程技术构建载伊班膦酸钠PLGA微粒的CPC多孔支架，对股骨头进行微创髓心减压术后植入载伊班膦酸钠PLGA微粒的CPC多孔支架，在提供即刻支撑力的同时，利用伊班膦酸钠的缓释促进新生骨的形成、改善应力、防止股骨头的塌陷，用于修复坏死股骨头。

2、该用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架及其制备方法，利用改进的复乳溶剂蒸发法可以成功制备出载伊班膦酸钠的PLGA微球，PLGA微球是良好的伊班膦酸钠的药物载体和缓释体，对伊班膦酸钠具有较高的载药率，载伊班膦酸钠的PLGA微球在降解后，可使药物缓慢释放。

3、该用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架及其制备方法，制备出的载伊班膦酸钠/PLGA/CPC复合组织工程骨支架具有良好的材料学性能，有合适的孔径结构和力学性能，体外实验和动物实验显示载伊班膦酸钠/PLGA/CPC复合组织工程骨具有良好的生物相容性和成骨活性，可促进骨髓间充质干细胞的黏附、增殖和成骨分化，利于坏死股骨头局部的新骨形成，加速坏死股骨头的修复和愈合，可用于股骨头缺血性坏死的治疗。

附图说明

图1为本发明复合骨组织支架的整体结构示意图；

图2为本发明术后置入复合骨组织支架结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

一种用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架，包括载伊班膦酸钠PLGA微球、磷酸钙骨水泥。

其中，磷酸钙骨水泥由固相粉末和液相的固化液两部分组成，固相粉末和液相的固化液之间质量份数比为4：1.5。

其中，伊班膦酸钠PLGA微球主要包括以下原料组成：PLGA、二氯甲烷、伊班膦酸钠溶液、PVA水溶液。

其中，载伊班膦酸钠PLGA微球运用复乳溶剂蒸发法来制备，所有试剂使用前均使用0.22μm滤膜过滤器过滤。

根据上述的一种用于治疗股骨头坏死的复合骨组织支架，现提出一种治疗股骨头坏死的复合骨组织支架的制备方法，包括以下步骤：

S1、伊班膦酸钠PLGA微球的制备：将1g的PLGA溶解在6ml二氯甲烷含有浓度为0.01mg/μl的伊班膦酸钠溶液中，并通过涡旋搅拌60秒以混合形成均匀溶液，将混合溶液转移到含有100ml的0.3％PVA水溶液的烧杯搅拌；

S2、将溶液以1200rpm的转速搅拌6小时以使溶剂蒸发和稳定微球形态，然后，使用蒸馏水洗涤三次以分离获得微球，最后将制备的载伊班膦酸钠PLGA微球冷冻干燥24小时，并储存于-20℃环境备用；

S3、复合骨组织支架的制备：准备好磷酸钙骨水泥需要的一定质量分数的固相粉末，主要成份包括β-磷酸三钙为80％质量分数，无水磷酸二钙为10％质量分数、羟磷灰石为5％质量分数、纳米羟基磷灰石为5％质量分数，固化液为2％的Na

S4、将S2步骤中的载伊班膦酸钠PLGA微球以及S3中的固相粉末、固化液在室温20℃下进行混合搅拌，混合物搅拌成糊状后推入直径为8mm，长度15mm圆柱形模具中，将制备好的复合组织工程骨支架冷冻干燥后，于-20℃储存备用。

对比例一

S1、鹿角胶的制备：将鹿角片碾碎后置于圆底烧瓶，加入其4–5倍(体积)量的蒸馏水，水煮；每3小时取汁一次，补充水量再煮，直至鹿角酥软，手捏可成末；合并胶汁，过滤去渣，用真空浓缩仪50℃减压浓缩至1.2g/ml；冷却至室温即得鹿角胶溶液，辐射灭菌，4℃保存。

S2、脱蛋白骨的制备：取猪股骨下端松质骨，浸泡于生理盐水24h，取出后用蒸馏水清洗干净，投入可封闭的盛有30％(v/v)H2O2溶液的玻璃瓶内，置于37℃恒温水浴箱内48h，每24h更换浸泡液。索氏提取器中乙醚回流提取24h。取出放入盛有75％(v/v)乙醇超声清洗机中清洗，每2h更换洗涤液，连续洗涤三次。取出后用三蒸水同法洗涤三次。置于-80℃超低温冰箱内预冻24h。

S3、鹿角胶-脱蛋白骨骨粉的制备：按鹿角胶与脱蛋白骨的质量比例1:10，将脱蛋白骨置于鹿角胶溶液中混合，交联8h使脱蛋白骨和鹿角胶充分接触，冻干64h，磨成粉末，过120目筛。

S4、支架的制备：将聚己内酯(PCL)与鹿角胶-脱蛋白骨骨粉按质量比4：1的比例混合，倒入熔融沉积成型(FDM)3D打印墨盒,打印头直径为0.3mm，行走速度为6mm/s，层厚为0.2mm，温度为110℃，支架厚度为0.4mm，宏观直径为15mm。

试验结果及测试方法：

准确称取实施例和对比例各0.1g样品，加入到装有99mL无菌水的三角瓶中，用超声波超声20min，分别对活细胞和死细胞荧光染色，活细胞用钙黄绿素-AM,死细胞用碘化丙啶。

本发明制备的载伊班膦酸钠/PLGA/CPC复合组织工程骨具有良好的生物相容性和成骨活性，可促进骨髓间充质干细胞的黏附、增殖和成骨分化，利于坏死股骨头局部的新骨形成，加速坏死股骨头的修复和愈合，可用于股骨头缺血性坏死的治疗。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。