基于脱细胞生物组织基质材料的骨修复用复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料科学领域，具体设及基于脱细胞生物组织基质材料的骨修复用复 合材料及其制备方法，该复合材料可广泛应用于骨科及整形科领域。
【背景技术】
[0002] 受损骨组织修复与重建在世界范围内是整形外科医生需要面对的重要任务，据统 计，在2013年中国和美国施行的骨移植手术分别超过60万例和100万例，全球骨移植替代 材料销售超过20亿美元。修复受损的骨组织需要用到骨移植材料，在世界范围内修复受损 骨组织使用的黄金标准为人的自体骨组织，即取自病人自身的健康骨组织。自体骨具有修 复骨组织需要的全部特性，比如优异的骨诱导性，骨传导性，成骨性W及安全性。但是，使用 自体骨在临床上具有不可避免的缺陷。由于使用自体骨需要从病人身体的供体部位获得骨 组织，运额外的手术便增加了手术的时间，费用，W及病人恢复的时间。同时，供体部位的病 变及供体部位提供骨组织的有限性都是目前面临的突出问题。另外，许多需要进行骨移植 的老年病人由于自身的骨组织质量随年龄下降，使得自体骨并不是一个很好的选择。因此， 开发能替代自体骨的骨再生医学材料（或骨移植替代材料）便是一个亟待解决的课题。
[0003] 临床上骨科医生使用的骨移植替代材料包括异体骨，脱巧骨基质，生长因子，W及 合成材料。异体骨来自于他人捐献的骨组织，具有骨传导性且供应相对充足。但是异体骨 存在供体组织质量不可控、组织排斥反应、骨愈合时间慢甚至不愈合等问题，W及存在疾病 传播的风险。脱巧骨基质由异体骨或者异种骨（动物骨组织）经脱巧处理而获得，具有骨 传导性，供应充足且临床使用数据比较丰富。但是脱巧骨基质材料的骨诱导性非常有限，同 时也存在疾病传播的风险。骨修复用生长因子如骨形态发生蛋白-2度MP-2)或骨形态发生 蛋白-7度MP-7或0P-1)具有骨诱导性，然而美国食品药品监督管理局（抑A)仅批准了少数 几类含生长因子的骨科医疗器械，如Me化ronic公司的InFuse.j:;''（含BMP-2)和Stryker公 司的ΟΡ-μ'ι(含BMP-7)在美国市场销售。另外，生长因子本身不具备骨传导性并且价格 十分昂贵。同时近年来，有越来越多的临床报道显示生长因子的使用有致癌的风险。
[0004] 由于自体骨，异体骨，脱巧骨基质及生长因子在临床使用上的各种不可避免的缺 点，合成材料越来越多的成为骨科医生的选择。临床上骨科医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传导 性，通常被用作骨填充材料，用于小面积骨缺损的修复。第一代合成材料包括各类陶瓷材 料如憐酸Ξ巧、径基憐灰石，或者陶瓷、巧憐盐与有机材料如天然与合成高分子的复合材 料。国际上运类产品包括Stiyker的Virossi-"，Me化ronic的Ma满试G餘城?，.Biomet的 ProOsteon?，DePuy的Hea]〇s?,Zimmer的CopiOs?等，此类产品不具备骨诱导性和成 骨性。第二代合成材料通过引入具有生物活性的无机成分如生物玻璃、娃憐盐等，显示有 限的刺激新骨生成的功能。国际上第二代合成材料包括Stryker的VitOSS?BA，Baxter的 Ac祉use?，.W及NovaBone的Nov泌饼ie@。中国市场上仅有为数不多的骨移植替代材料 开发和生产机构，比如上海瑞邦生物材料有限公司生产的自固化憐酸巧人工骨材料，北京 益而康生物工程开发中屯、销售的由清华大学研制的瑞福液纳米人工骨等。国内厂商生产的 骨移植替代材料大体属于W国际上分类标准定义的第一代合成材料。 阳〇化]骨组织是脊椎动物体内唯一形成矿化细胞外基质的结缔组织，矿化的细胞外基质 提供了骨骼所需的硬度和强度。骨基质由有机和无机两种成分构成，有机成分占骨骼湿重 的20%左右而无机成分占骨骼湿重的65%左右。骨骼的有机质成分主要是胶原蛋白，占 有机成分的90%左右，并且主要是I型胶原蛋白。在空间结构上，胶原蛋白显示出特殊的 Ξ股螺旋缠绕的结构，Ξ条相互独立的胶原蛋白肤链依靠甘氨酸之间形成的氨键维系Ξ股 螺旋相互缠绕的结构，此结构赋予胶原蛋白稳定的结构及优异的强度。骨骼的无机质成分 主要是径基憐灰石。为模拟骨组织的结构与性能，在科学研究及临床产品开发上，科学家 经常使用I型胶原蛋白，陶瓷材料，或其复合材料作为骨修复用材料。目前国际医疗器械 市场及临床上几乎所有设及胶原蛋白的骨修复材料都使用化学提纯的I型胶原蛋白。美 国许多专利技术如US5776193，US5681872，US6764517，US7189263，US7998499，US 8303967,US8460686,US8968797,US8613938等均设及到使用化学提存的I型胶原蛋 白为主要原料的骨修复用复合材料。由运些专利转化成的临床产品就包括好技alQS礙W及 Vitossf，Vi的ss'i-〇BA等。国内也有许多类似的专利技术如CN1338315,CN1526765,CN 102085392,CN103055352,CN103341206等对化学提纯的胶原蛋白与陶瓷的复合材料进行 了报道。化学提纯的胶原蛋白的缺点在于提取过程复杂，同时胶原蛋白在提取过程中变性， 失去其固有的Ξ股螺旋结构，导致其丧失了原有的生物学性能；此外，从生物组织经化学方 法提取胶原蛋白导致最终的材料中失去了原生物基质内的多种有机质成分，致使其成分相 对单一，无法满足骨修复过程中的复杂的信号通路需求；同时，化学提纯的胶原蛋白用做骨 修复材料一般需要使用毒性较大的化学交联剂如甲醒、2,3-二径基丙醒、戊二醒、或碳化二 亚胺等对胶原蛋白分子链进行交联，W提高胶原蛋白的强度及热稳定性，然而化学交联的 胶原蛋白在材料植入体内之后被降解和吸收的过程中会产生有毒性的交联剂小分子，产生 细胞毒性并引起炎症及免疫反应。为解决运一潜在问题，中国专利CN101417145报道了 一种骨组织工程支架材料，该支架材料通过猪皮脱细胞和脂肪后得到胶原蛋白天然Ξ维网 络结构并在其上复合一层径基憐灰石而得，无需使用额外的化学交联剂对胶原蛋白进行交 联。该制备支架材料的方法由于基于胶原蛋白的Ξ维网状结构，因此只局限于使用在巧憐 溶液中矿化的方法制备胶原蛋白和径基憐灰石的复合材料。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于脱细胞生物组织基质材料的骨修复用复合材料 及其制备方法，本发明制备的复合材料基于脱细胞的生物组织基质材料，制备所得的生物 组织基质材料保持了有机成分天然的交联状态，因此无需使用化学交联剂。本发明使用的 生物组织基质材料为微纤维状，因此可W与无机材料如巧憐盐等W物理混合的方法或者W 生物矿化的方法制备分散均匀的复合材料。 阳007] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现：
[0008] 基于脱细胞生物组织基质材料的骨修复用复合材料，包括10% -90%的脱细胞生 物组织基质材料作为有机相和90% -10%的巧盐作为无机相。
[0009] 优选地，用生物玻璃、生物陶瓷、含锁、锋、儀、或者娃的矿物质或含锁、锋、儀、或者 娃的盐替代所述巧盐作为无机相。
[0010] 优选地，无机相作为分散相W颗粒状分布在作为连续相的有机相中；无机相可W 均匀分布在有机相中，或者W-定的梯度分布在有机相中。
[0011] 优选地，所述的基于脱细胞生物组织基质材料的骨修复用复合材料具有Ξ维多孔 网状结构。
[0012] 优选地，所述脱细胞生物组织基质材料来源于哺乳动物的软组织，所述哺乳动物 的软组织包括猪的软组织、牛的软组织和人体的软组织；所述软组织包括皮肤、真皮、血管、 隔膜、肌腫、初带、大肠、小肠和神经组织。
[0013] 优选地，所述脱细胞生物组织基质材料呈微纤维状，微纤维状的脱细胞生物组织 基质材料的直径为1 - 250微米、长度为100 - 4000微米。
[0014] 优选地，所述巧盐为径基憐灰石[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] 所述的骨修复用复合