一种用于骨组织工程的光固化复合材料及基于其的骨组织工程支架【中国发明】

一、专利名称及专利号

名称：《一种用于骨组织工程的光固化复合材料及基于其的骨组织工程支架》

专利号：ZL201911078331.6

二、应用领域

本发明实施例涉骨组织工程技术领域，具体涉及一种用于骨组织工程的光固化复合材料及基于其的骨组织工程支架。

三、专利说明

1、摘要：

本发明实施例公开了一种用于骨组织工程的光固化复合材料及基于其的骨组织工程支架，所述复合材料由聚丙交酯‑丙二醇二甲基丙烯酸酯(poly(lactide‑co‑propylene glycol‑colactide) dimethacrylate)和羟基磷灰石光聚合得到；本发明聚丙交酯‑丙二醇二甲基丙烯酸酯具有良好的生物相容性和降解性，并能够在紫外光照射下迅速光交联，并通过将丙交酯‑丙二醇二甲基丙烯酸酯和羟基磷灰石光聚合得到；本发明聚丙交酯‑丙二醇二甲基丙烯酸酯和羟基磷灰石共同进行光聚合，使得制备得到的复合材料具有优异的力学性能和生物活性。

2、背景：

在大型骨缺损中，人体缺乏自愈能力，需要配合一定的骨移植物才能进行修复。虽然自体骨移植是临床认可的，也是最有效的治疗方法之一，但它们受到供体部位发病率、免疫和炎症反应以及疾病传播风险的限制。为了克服这些问题，骨组织工程作为一种创新的、有前途的替代方法受到了广泛的关注。目前，制备三维(3D)骨组织工程材料主要有两大类，即聚合物[聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚乳酸‑糖基乙酸(PLGA)、胶原蛋白等]和陶瓷[生物活性玻璃、羟基磷灰石(HA)、磷酸三钙(TCP)等]，每种材料都有其优点和局限性；例如，许多聚合物已经被证明是生物相容的，并且在不产生有毒副产品的情况下，以可控的速度降解；然而，它们未能满足对高机械性能和/或生物活性的需求，阻碍了它们促进骨再生的潜力；另一方面，HA是骨支架中最常用的无机成分，其化学性质与天然骨矿物相似，但其脆性和机械稳定性较差，限制了其在承重骨中的应用。为了解决这些问题并提高复合材料的生物活性，研究人员设计了各种复合材料，如PCL/HA、PLGA/HA和PCL/PLGA/HA作为潜在的骨移植替代品，遗憾的是，由于羟基磷灰石的团聚和聚合物/羟基磷灰石的弱相互作用，这些复合材料的力学性能仍然不理想；此外，这些复合支架主要是通过传统工艺如盐浸，热诱导，相分离等制备的，除了有机溶剂的潜在毒性和制造过程中的热损伤，这些技术对支架孔隙度和连通性的控制很差。

为了制作具有可控结构的三维骨支架，各种3D打印技术应运而生，用于制备个性化治疗的定制骨支架。其中，光交联辅助直写(Direct‑Ink‑Writing，DIW)是常用的一种方法。利用该技术，该打印材料在微孔挤出后，在紫外光照射下进行快速交联成型，形成支架结构。DIW打印具有设置相对简单、运行成本低、速度快、分辨率高、精度高等优点。此外，它不需要使用有毒溶剂或过多的热处理，使其包裹脆弱的生物分子，如生长因子，DNA和RNA成为可能。然而，与上述可降解聚合物类似，一些用于DIW打印的光交联材料，如甲基丙烯酸海藻酸盐、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)、甲基丙烯酸明胶(GelMA)等，机械性能较差，交联后的抗压模量小于1MPa，远低于松质骨的抗压模量(大于80MPa)；即使加入HA后，由于界面相互作用不足和荷载传递的不足，其压缩模量也几乎没有改善。因此，由这些材料制成的打印支架无法为骨再生提供可靠的支持。另一方面，其他光交联材料如聚甲基丙烯酸羟乙酯(pHEMA)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有良好的力学性能，然而，它们的生物相容性差、降解性差、光交联放热反应严重，严重阻碍了它们的应用。

四、相关文件下载

专利证书：/UploadFiles/20230403/20230403111873247324.pdf

专利详情：/UploadFiles/20230403/20230403111952965296.pdf