CN111973810B - 一种肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料及制备方法 - Google Patents

一种肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，是孔道壁经涂层改性的带扇叶多孔中空管状物构成，带扇叶的多孔性中空管为力学性能优良且高度生物相容的生物陶瓷、生物玻璃、生物玻璃陶瓷材料，孔道壁涂层为可降解的高活性玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷组成。本发明的多孔中空管状材料可以植入到经清创后的肢体大段骨断端，可以提供持久的力学支撑、防范各种细菌、真菌等病菌微生物介入以及加快损伤再生修复，具有极大的实用价值。

Description

一种肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料及制备 方法
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料。
背景技术
骨骼是支撑人体及运动的关键组织，因高能量创伤、骨髓炎、骨肿瘤等导致的肢体骨缺损发病率可达11％。近30年来重建和显微外科等取得了巨大进步，但是对于缺损长度大于受累骨骼直径2-2.5倍的大段骨缺损的修复仍是临床上的难题，迄今仍缺乏治疗的共识或规范。目前的非生物学重建假体置换术，存在假体松动、感染等难以克服的并发症；生物学重建时，根据缺损尺度分为自体游离碎骨块植骨、自体结构性植骨、骨搬运术、带血管的腓骨移植术、诱导膜成骨技术或异体骨重建术；肢体骨缺损严重缺损的极端条件下，只能采用截肢治疗。由此可见，肢体大段骨缺损的修复对骨移植依赖极为严重。
目前骨搬运术可同步纠正骨的各种畸形甚至延长肢体长度，但患者需要较长时间佩戴外固定支架，可伴发关节僵硬、针道感染、肢体疼痛等外固定相关并发症，治疗舒适性差。有分析可见股骨骨搬运治疗膝关节僵硬和截肢率发生率达49％和2.4％，胫骨骨搬运膝关节僵硬率与截肢率分别达到46％和3.2％。两者总体上有1.6％的患者在治疗中主动要求截肢、26％的患者需要植骨治疗(Papakostidis C.,et al.Bone Joint J.2013；95-B:1673)。带血管的腓骨移植术临床应用已超过半个世纪，移植腓骨在应力刺激下可以增粗并提升力学性能，不足是较高的显微外科技术要求、植骨供区并发症、易发生应力性骨折，尤其对成人下肢骨缺损治疗存在较多风险，不过该类手术在某些上肢的骨缺损治疗方面仍得到认可(Cesar S.Molina,et al.J Bone Joint Surg Am,2014,2:1.)。异体骨重建术在骨肿瘤治疗中有较多应用，主要是存在疾病传播、再骨折、感染等风险。目前发展的一些混合技术，如异体骨与带血管腓骨移植相结合对于骨髓炎治疗后导致大段骨缺损应用极少。诱导膜成骨术是两阶段重建法(Masquelet AC.et al.Langenbecks Arch Surg,2003,388:344)。该法治疗时间与骨缺损长度不相关，应用范围广，可修复长达25cm的骨干缺损，为临床各类骨缺损问题提供了较为稳妥的治疗方案。该法首先要清除病灶内骨与软组织，进行细菌培养及药敏感试验，在稳定断端的同时将生物惰性骨水泥PMMA植入缺损处消灭死腔，进而诱导具有促进成骨作用的膜在骨水泥表面形成；第二阶段则是确定固定骨折端并获取自体松质骨，必要时补充骨骼扩充剂填充到骨水泥取出后的空腔，再缝合诱导膜，术后进行感染防控和骨修复愈合评估，直到连续性骨痂形成并且肢体全负重行走或自由活动。该法可分解为四个关键要点，即病灶评估与清除、植入骨水泥诱导“膜”的出现、取骨并移植和术后过程管理。一期彻底的感染清除和良好的软组织创面覆盖是诱导膜成骨技术成功的前提，并且感染是该技术三大并发症之一，二期高质量自体松质骨移植充填是成功的基础，临床上可获取的自体骨量制约了该技术的应用。因此，探索能有效防范感染发生、显著降低自体骨用量、促进植骨颗粒融合加快骨缺损修复进程的新材料，是这类临床问题得到更高治疗效果的最佳途径。
随着生物材料的发展，人们对使用人工材料修复肢体骨缺损逐渐引起重视。Gugala等最早用聚乳酸多孔膜用于胫骨截骨缺损修复，发现仅沿髓腔内壁或皮质骨外壁植入多孔膜支架均不能产生修复效果，一旦植入横跨髓腔壁与皮质骨外壁的双层管状多孔支架，则在断端产生新骨皮质(neocortex)再生现象，表明支架需要与骨缺损断端吻合(Gugala Z,et al.J Orthop Trauma.1999,13:187)。本世纪初Petite等人率先在多孔珊瑚上体外扩增骨髓间充质细胞，在胫骨截骨缺损中显示出优良的再生修复行为，并且支架与细胞的复合物比支架本身或复合骨髓的成骨效果更好，能形成完整的皮质骨和髓腔系统，表明成骨性细胞在促进大段骨修复方面会产生积极效果(Petite H,et al.NatBiotechnol.2000,18:959)。后来人们也发现羟基磷灰石(HA)与β-磷酸三钙(β-TCP)的复合陶瓷管状支架无法对肢体骨缺损产生修复效果，不过向支架中负载骨髓间充质细胞后才在较长时间后观察到新生骨传导现象。德国学者Pobloth发展了聚碳酸酯与β-TCP的复合支架并用于胫骨截骨缺损重建，尽管多孔中空管支架充当了传导胶原纤维定向生长的载体并有利于骨矿物再生，但是只有将自体骨复合到支架表面后才能提高修复效果，并仅有少数模型获得良好的早期修复(Pobloth AM,et al.J Tissue Eng Regen Med.2018,12:897)。悉尼大学的团队发展的含锆钙硅酸盐陶瓷经聚碳酸酯修饰力学增强和生物玻璃活性增强，不过该多孔陶瓷力学性能极差，修饰增强后抗压强度偏低(～1.1MPa)(Jiao Jiao Li,etal.Adv Healthcare Mater.2018,7:1800218.)。最近还有学者尝试用水凝胶、微组织、多孔钛支架、自体干细胞等技术用于大段骨缺损修复，不过这些再生医学研究向临床推广尚有较多不可靠之处。
Henkel等人对骨修复材料和临床应用做了较全面的评论，并对骨再生研究进行了展望。从这些回顾分析发现材料表面的微纳结构、孔尺度、孔隙率以及电荷性质、降解产物等均影响到新骨再生效率，同时其力学性能和降解速度维持足够长，确保材料骨架结构稳定在骨修复中也是重要影响因素。基于组织工程原理开展的大段肢体骨再生修复在围绕新材料探索、干细胞作用、动物模型类别方面均开展了较多研究，积累了较为系统的知识框架。最近一个跨国团队围绕80余项支架材料对大段骨修复的研究进行了全面梳理，并对几项有限的临床试验进行了分析，发现HA陶瓷只有在复合自体成骨性干细胞后术后半年左右观察到骨整合，在10多例骨肿瘤患者中β-TCP陶瓷并没有产生预期的骨再生修复(AliceRoffi,et al.Biomed Res Int.2017；2017:8074178.)。在我国，在一些学术会议中能够分享到增材制造构建多孔钛合金支架解决临床问题的病例报告，尤其是可以看到多孔钛整合自体骨、成骨干细胞等取得满意的早期愈合效果。迄今的学术研究和临床试验均表明，大段肢体骨缺损的再生修复，还需要立足现有临床技术并充分剖析临床治疗积极效果的内在因素，围绕新兴骨修复医学理念，来发展新的材料和修复技术。
综合上述创新研究和应用进展的全面分析，不难看出，在可预见的较长一段时期内，骨移植仍然是较为稳妥地解决这类临床棘手问题的基本途径。因此，如何最大程度降低自体骨用量并加快修复进程、防控感染发生是推动临床治疗效果和技术进步的重要突破口。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，该材料可以用于大段肢体骨缺损修复中，髓腔塑形-维持营养供给-持续抗感染-持久提供力学支撑-显著减少植骨用量等多种功能的需求。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明材料是孔道壁经涂层改性的带扇叶的多孔中空管；带扇叶的多孔中空管主要由力学性能优良且高度生物相容的生物陶瓷、生物玻璃、生物玻璃陶瓷材料构成，孔道壁经涂层改性的是指在带扇叶的多孔中空管的孔道壁用涂层涂覆处理进行改性，涂层主要为可降解的高活性玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷组成；孔道壁涂层中各组分以氧化物表示的摩尔百分数为：
CaO 10～60；
MgO 0～60；
SiO2 0.01～80；
P2O5 0～60；
B2O3 0～40；
CuO 0.01～10；
ZnO 0～10；
SrO 0.1～10；
Na2O 0～20；
K2O 0.01～20；
所述的带扇叶的多孔中空管是多孔性中空管与多孔性扇叶组合连结而成，多个多孔性扇叶分布于多孔中空管外壁并与多孔中空管融为一体，多孔性扇叶为沿多孔性中空管外壁呈螺旋环绕的扇叶或者为沿多孔性中空管外壁周向等间隔排列的数个径向扇叶；
多孔性中空管的长度为15～300毫米，多孔性中空管的孔道与多孔性扇叶中的孔道尺度在150～5000微米，多孔性中空管的内径和管壁厚度分别为5～60毫米和3～30毫米，扇叶的高度为5～20毫米，扇叶与多孔性中空管沿轴向不等长，扇叶的轴向首尾末端分别距离多孔性中空管的轴向首尾末端为3～20毫米。
所述的多孔性中空管的形态没有具体限制，可以是圆柱体、椭圆柱体、椎体中的一种。
所述的多孔性中空管与多孔性扇叶中孔道的形态也没有具体限制，可以是三角孔、正方孔、长方孔、蜂窝孔、球形孔、六方孔。
所述的多孔性扇叶的厚度没有严格限制，可以是多孔性中空管外周长的五十分之一到四分之一。
所述的多孔性扇叶的数量可以是两扇、三扇、四扇到多扇叶平行扇叶，或者一扇、两扇、三扇、四扇到多扇的螺旋扇叶，扇叶之间的间距没有严格限制。
所述的带扇叶的多孔中空管是硅灰石、透辉石、锌黄长石、镁黄长石、白硅钙石、镁橄榄石、羟基磷灰石、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、β-硅酸二钙、γ-硅酸二钙、生物活性玻璃、钙硅酸盐玻璃陶瓷、钙磷酸盐玻璃陶瓷、钙硼酸盐玻璃陶瓷中的一种或者任意几种之间的复合物。
所述的带扇叶的多孔中空管中，生物活性陶瓷的物相纯度没有严格限制，可以是掺杂骨代谢必需的其它无机金属离子或者微量元素离子的非计量比生物活性陶瓷。
所述的孔道壁涂层是由无定型磷酸钙、磷酸八钙、磷酸四钙、可降解生物活性玻璃、可降解钙硅酸盐生物陶瓷、可降解镁硅酸盐生物陶瓷、可降解钙硅酸盐生物玻璃陶瓷、可降解镁硅酸盐生物玻璃陶瓷、可降解钙磷酸盐生物玻璃陶瓷、可降解镁磷酸盐生物玻璃陶瓷、可降解钙硼酸盐生物玻璃陶瓷、石膏中的一种或者任意几种之间的复合物。
所述的带扇叶的多孔中空管材料中，孔道壁涂层中的物质纯度没有严格要求，可以是掺杂生物相容并且骨代谢必需的其它无机金属离子或者微量元素离子的可降解生物活性陶瓷或者生物活性玻璃陶瓷。
所述的带扇叶的多孔中空管的制备包括以下步骤：
a)将生物陶瓷、生物玻璃和/或生物玻璃陶瓷的超细粉体与光敏感性树脂按质量比100:(25～200)的比例进行均匀混合，获得浆料，再将该浆料灌注于数字光处理树脂光固化陶瓷三维打印机的浆料池内，按设定的孔道微结构及三维形态模型，开启三维打印机进行打印，在打印完成后，将打印所得材料在超声清洗下除去非交联固化的树脂，然后在60℃干燥24～72小时，获得多孔材料，备用；
b)将步骤a)干燥后的多孔材料按1℃/分钟的升温速率升温到400～450℃，保温60～120分钟进行脱脂；再按1～5℃/分钟的升温速率继续升温到800～1400℃，再保温烧结60～240分钟，烧结完成并降温后，得到所述的带扇叶的多孔中空管。
6、根据权利要求1所述的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，其特征在于：
所述的孔道壁涂层改性制备包括以下步骤：
a)将有机分子加入到去离子水中，搅拌溶解后，添加硝酸至溶液pH为1.0，再将硅源、磷源、硼源物质及可溶性钙盐、镁盐、钾盐、钠盐、锶盐、锌盐和铜盐加入到溶液中并搅拌配制成为水溶胶，其中钙、镁、硅、磷、硼、钠、钾、锶、锌、铜的摩尔比以氧化物计为CaO:MgO:SiO2:P2O5:B2O3:Na2O:K2O:SrO:ZnO:CuO＝1:(0～1.000):(0.001～8.000):(0～6.000):(0.000～4.000):(0～2.000):(0.001～2.000):(0.010～1.000):(0～1.000):(0.001～1.000)，硝酸与钙盐的摩尔比为0.1～0.8，有机分子与钙盐的摩尔比为0～2.0，在常温下搅拌水溶胶30～60分钟后将带扇叶的多孔中空管置入其中，负压抽吸使得水溶胶灌注到的多孔中空管的孔道内部，然后取出，在常温到60℃下陈化24～96小时，然后在80～150℃下干燥，备用；
b)将步骤a)干燥后的多孔中空管在600～1250℃下热处理60～240分钟，升温速率控制在1～5℃/分钟，热处理完成并降温后，得到所述的孔道壁经涂层改性的带扇叶多孔中空管，使得带扇叶的多孔中空管的孔道壁被可降解的生物活性玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷涂层修饰改性。
所述制备可降解的生物活性玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷涂层的水溶胶中，硅源物质为硅溶胶或正硅酸乙酯；磷源物质为磷酸三乙酯、磷酸钠或磷酸铵；硼源物质为硼酸或三氧化二硼；可溶性钙盐、镁盐、钾盐、钠盐、锶盐、锌盐和铜盐为硝酸盐、乙酸盐中的一种或两者的组合；包含的有机分子为柠檬酸、十二烷基硫酸钠、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物中的一种或者几者的组合。
所述的孔道壁经涂层改性的带扇叶多孔中空管材料没有严格限制，还可以是生物安全和相容的陶瓷、金属或者合金材料，可以是凹凸棒石(Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O)、硅锆钙石(Ca3ZrSi2O9)、榍石(CaTiSiO5)、斜顽辉石(MgSiO3)、医用纯镁或镁合金、医用纯锌合金等；也可以是生物安全和相容的有机材料，可以是聚碳酸酯、聚乳酸及其复合物。
所述的孔道壁经涂层改性的带扇叶多孔中空管制备方法可以根据材料特性，采用光敏树脂聚合成型为特征的数字光处理快速成型技术、聚合物喷射技术或立体印刷术技术，也可以采用以激光、电子束为热源的烧结和熔化为基本原理的选择性激光烧结增材制造法，以及熔融沉积造型法等。
所述材料用于肢体骨缺损力学支撑、新骨修复并且防治感染，及其相关制药用途。
本发明中，优化带扇叶的多孔中空管的孔道壁涂层中各组分之间的相对比例，可以构建生物活性、生物降解性、抗感染性能、刺激血管化性能、抗炎性等生物学性能均可调的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，发挥长效抗菌、高效再矿化、控制炎症和诱导组织修复的协同功效。
本发明中，优化带扇叶的多孔中空管中各组分之间的相对比例可以构建多种力学性能可调的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料。
本发明中，优化带扇叶的多孔中空管中扇叶数量的形态、尺度，可以构建显著降低自体骨用量的髓腔塑形用肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料。
本发明中，所述的带扇叶的多孔中空管材料没有严格限制，还可以是生物安全和相容的陶瓷、金属或者合金材料，可以是凹凸棒石(Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O)、硅锆钙石(Ca3ZrSi2O9)、榍石(CaTiSiO5)、斜顽辉石(MgSiO3)、医用纯镁或镁合金、医用纯锌合金、等，也可以是生物安全和相容的有机材料，可以是聚碳酸酯、聚乳酸及其复合物。
本发明中，所述的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，其特征在于：所述的带扇叶的多孔中空管制备方法可以根据材料特性，采用光敏树脂聚合成型为特征的数字光处理快速成型技术、聚合物喷射技术或立体印刷术技术，也可以采用以激光、电子束为热源的烧结和熔化为基本原理的选择性激光烧结增材制造法，以及熔融沉积造型法等。
本发明中，优化带扇叶的多孔中空管和管孔道壁涂层化学组成对其它人体生理代谢必需或者抗感染的无机矿物质、无机离子不存在严格的限制。
本发明提出了一种能够高抗感染型的“髓腔塑形”高生物活性多孔中空管材材料的设计，多孔中空管材外侧壁附着有多孔性扇叶，整个材料通过持久的力学支撑，以及髓腔贯通塑形，确保周围营养因子高效迁移到包绕于多孔中空管外侧壁的移植骨颗粒，并经管材孔道壁表面化学组成优化设计，表面降解释放的活性物质将高效促进新骨再生并防范新发感染，同时多孔性扇叶设计可望显著减少自体骨用量，并保护依附于管外壁的自体骨颗粒物内新生血管受损和破坏。
本发明多孔中空管材的应用将确保一次性手术实现新骨修复和诱导膜同步再生，并显著降低自体骨用量、防止感染复发和增强固定节段的力学稳定性，有利于加速大段骨缺损愈合，缩短治疗时间，显著提升大段骨修复效率与效果。
本发明的优点在于：
1、在生物力学支撑方面：带扇叶的多孔中空管用于大段肢体骨缺损断端植入连接，有利于避免断端因内、外固定松动，造成缺损间隙之间发生错位，多孔中空管有利于髓腔即刻贯通并长期维持稳定，避免移植骨坍塌，扇叶有利于移植骨颗粒发生相对微粒，破坏骨颗粒中的新生血管网络，造成长期炎症反应；
2、在组织再生生物活性方面：带扇叶的多孔中空管的管孔道壁涂层，是生物降解速率更快于多孔中空管本身的一类生物活性物质，这些生物活性钙硅酸盐、钙磷酸盐或者玻璃、玻璃陶瓷涂层还可以通过异质离子掺杂，获得多种生物学功能的高性能表界面，缓慢释放的钙离子、磷酸根离子、硅酸根离子、钾离子、钠离子、锌离子、锶离子和/或铜离子，有利于术后早期阶段介导缺损内炎症反应向成骨方向转化，刺激新生血管和骨组织向多孔中空管的扇叶之间间隙再生。
3、在抗感染活性方面：涂层组分中含有锶、锌和/或铜离子对易感染病原菌具有协同杀灭作用，并且可降解涂层缓慢释放这些抗菌性无机离子解决了长效抗感染的重大问题，能够长期抵御外来细菌侵袭。
4、在生物降解性方面：涂层组分比多孔性中空管具有更快的降解速率，有利于刺激早期阶段的组织再生，多孔性中空管的缓慢降解性，有利于长久维持新骨再生，并确保在新生骨改建后才被完全降解吸收，保持缺损部位力学长期维持与缺损完全修复二者间的需求协同。
5、在手术操作性方面：带扇叶的多孔中空管及孔道壁涂层设计，多孔中空管直接介入缺损断端并借助扇叶与肢体骨吻合，保障断端之间髓腔塑形，并避免断端之间错位，管侧壁的扇叶设计可以保障移植骨颗粒稳定依附于多孔中空管外壁并塑形，简化手术中对缺损和移植骨颗粒加固等和相关风险。
6、在加工制造工艺技术方面：本发明的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料是采用新型光固化三维打印构建的，多孔中空管和扇叶均通过一步打印并烧结完成，不要任何后加工处理工艺，涂层组分是通过溶胶-凝胶法修饰工艺，制备工艺也简单快捷，对多孔中空管和涂层的理化性能和生物学性能不存在负面影响，极为有利于显著改善手术可操作性、长期感染防控和持久髓腔塑形，并刺激骨再生修复功能发挥的协同增效型生物效应特点。
综合来说，本发明的多孔中空管状材料可以植入到经清创后的肢体大段骨断端，可以提供持久的力学支撑、防止病菌介入以及加快损伤修复，具有极大的实用价值。
附图说明
图1是带三扇叶的多孔中空管材料的模型图及实物图。
图2是带四扇叶的多孔中空管材料的模型图及实物图。
图3是带六扇叶的多孔中空管材料的模型图及实物图。
图4是带螺旋扇叶的多孔中空管材料的模型图及实物图。
图5是孔道壁涂层介孔生物活性玻璃高分辨透射电镜图。
图6是孔道壁涂层及介孔生物活性玻璃微结构形貌扫描电镜图。
图7是孔道壁涂层及生物活性玻璃形貌扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过示例性的实施例对本发明进行进一步阐述，但这些实例并不限制本发明的范围，凡基于本发明上述内容所实现的技术的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料均属本发明的保护范围。下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但这些实例并不限制本发明的范围，凡基于本发明上述内容所实现的技术的材料均属于本发明的保护范围。实施例使用的试剂纯度均不低于分析纯试剂纯度指标。
本发明的实施例如下：
实施例1：制备以透辉石陶瓷为三扇叶多孔中空管基质以及介孔生物活性玻璃为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料
a)将10克颗粒度为300-5000纳米分布的纯透辉石超细粉体与6克光敏感树脂混合均匀，再将该浆料灌注于数字光处理树脂光固化陶瓷三维打印机的浆料池内，按设定的三维形态模型：管长度为80毫米，扇叶收尾末端距离管收尾末端分别为4毫米，管内径为30毫米，管壁厚度为12毫米，扇叶为相互平行并等距的三扇叶，扇叶径向高度为8毫米，扇叶厚度为6毫米，孔道形态为正方体孔，孔道边长为600微米；开启三维打印机进行打印，在打印完成后，将打印材料置入超声波清洗器中清洗，除去未经固化的树脂，然后在60℃下干燥72小时，备用；
b)将上述步骤a)干燥后的多孔样品按升温速率为1℃/分钟升温加热到450℃并保温60分钟，再继续按2℃/分钟升温到1250℃，保温烧结240分钟，得到三扇叶透辉石多孔中空管。
其次，对上述的三扇叶透辉石多孔中空管的孔道壁进行涂层改性处理，具体制备过程为：
1)按介孔生物活性玻璃24CaO-50SiO2-4P2O5-12B2O3-4Na2O-3K2O-1CuO-1SrO-1ZnO的摩尔化学组成，对三扇叶透辉石多孔中空管的孔道壁进行改性处理。首先，将32克的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(简称P123，下同)加入到1000ml去离子水中，在40℃下机械搅拌4小时充分溶解，用硝酸溶液调节其pH值至1.0，继续搅拌至溶液澄清；再将7.5mol正硅酸乙酯加入上述酸性溶液中并充分水解，再根据上述各氧化物的(CaO、P2O5、B2O3、Na2O、K2O、CuO、SrO、ZnO)摩尔百分数与7.5mol正硅酸乙酯所含SiO2的比例关系，加入磷酸三乙酯水解后，再依次硼酸、硝酸钙、硝酸钠、硝酸锌、硝酸锶、硝酸钾、硝酸铜无机盐试剂，磁力搅拌成为前驱体水溶胶，将三扇叶透辉石多孔中空管埋置到该水溶胶中，负压抽吸2分钟，使得溶胶灌注到的多孔中空管的孔道内部，然后取出，在45℃和60℃下分别陈化24小时和72小时，然后在120℃下干燥，备用；
b)将步骤a)干燥后的多孔中空管在620℃下保温热处理240分钟，升温速率控制在1℃/分钟，然后随炉降温，从而得到孔道壁被24CaO-50SiO2-4P2O5-12B2O3-4Na2O-3K2O-1CuO-1SrO-1ZnO的介孔生物活性玻璃涂层修饰改性的三扇叶透辉石多孔中空管材料。
如附图1所示的带三扇叶的多孔中空管的正视、侧视剖面和俯视模型图及实物图；如附图5所示的孔道壁涂层介孔生物活性玻璃高分辨投射电镜图；如附图6所示的孔道壁涂层及介孔生物活性玻璃形貌微结构扫描电镜图。
实施例2：制备以锌黄长石陶瓷为四扇叶多孔中空管基质并以生物活性玻璃为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料
a)将10克颗粒度为600-8000纳米水平的纯锌黄长石超细粉体与7克光敏感树脂混合均匀，再将该浆料灌注于数字光处理树脂光固化陶瓷三维打印机的浆料池内，按设定的三维形态模型：管长度为68毫米，扇叶收尾末端距离管收尾末端分别为3毫米，管内径为24毫米，管壁厚度为8毫米，扇叶为相互平行并等距的四扇叶，扇叶径向高度为10毫米，扇叶厚度为10毫米，孔道形态为正方体孔，孔道边长为450微米；开启三维打印机进行打印，在打印完成后，将打印材料置入超声波清洗器中清洗，除去未经固化的树脂，然后在60℃下干燥60小时，备用；
b)将上述步骤a)干燥后的多孔样品按升温速率为1℃/分钟升温加热到400℃并保温60分钟，再继续按4℃/分钟升温到1300℃下，保温烧结240分钟，得到四扇叶锌黄长石多孔中空管。
其次，对上述的四扇叶锌黄长石多孔中空管的孔道壁进行涂层改性处理，具体制备过程为：
a)按生物活性玻璃20CaO-50SiO2-4P2O5-16B2O3-6K2O-1MgO-2SrO-0.9ZnO-0.1CuO的摩尔化学组成，对四扇叶透辉石多孔中空管的孔道壁进行改性处理。首先，将7.5mol正硅酸乙酯加入1000mL去离子水中，并用硝酸溶液调节其pH值至1.0连续搅拌至完全水解，再根据上述生物活性玻璃各氧化物的(CaO、P2O5、B2O3、Na2O、K2O、MgO、SrO、ZnO)摩尔百分数与7.5mol正硅酸乙酯所含SiO2的比例关系，加入磷酸三乙酯水解后，再依次硼酸、硝酸钙、硝酸锌、硝酸锶、硝酸钾、硝酸镁、硝酸铜试剂，磁力搅拌成为前驱体水溶胶，将四扇叶透辉石多孔中空管埋置到该水溶胶中，负压抽吸5分钟，使得溶胶灌注到的多孔中空管的孔道内部，然后取出，在常温和60℃下分别陈化24小时和72小时，然后在120℃下干燥，备用；
b)将步骤a)干燥后的多孔中空管在680℃下保温热处理120分钟，升温速率控制在2℃/分钟，然后随炉降温，从而得到孔道壁被化学组成为20CaO-50SiO2-4P2O5-16B2O3-6K2O-1MgO-2SrO-0.9ZnO-0.1CuO的生物活性玻璃涂层修饰改性的四扇叶锌黄长石多孔中空管材料。
如附图2所示的带四扇叶的锌黄长石多孔中空管的正视、侧视剖面和俯视模型图及实物图；如附图7所示的孔道壁涂层及生物活性玻璃形貌微结构扫描电镜图。
实施例3：制备以镁掺杂硅灰石陶瓷为六扇叶多孔中空管基质以及介孔生物活性玻璃为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料
按实施例1多孔中空管材制备的类似步骤，以10％的钙离子被镁取代的镁掺杂硅灰石代替透辉石，设定的三维形态模型修改为：管长度为80毫米，扇叶收尾末端距离管收尾末端分别为3毫米，管内径为25毫米，管壁厚度为8毫米，扇叶为相互平行并等距的六扇叶，扇叶径向高度为8毫米，扇叶厚度为6毫米，孔道形态为长方体孔，尺度为650×650×500微米；经超声清洗并干燥后的材料按升温速率为1℃/分钟升温加热到450℃并保温60分钟，再继续按4℃/分钟升温到1120℃下，保温烧结150分钟，得到六扇叶镁掺杂硅灰石多孔中空管。
其次，对上述的六扇叶镁掺杂硅灰石多孔中空管的孔道壁进行介孔生物活性玻璃涂层改性处理，制备过程类似实施例1，按摩尔化学组成22CaO-58SiO2-4P2O5-10B2O3-2K2O-1CuO-3SrO配制水溶胶溶液，将上述多孔中空管在水溶胶中埋置并负压抽吸5分钟后取出，在50℃和60℃下分别陈化48小时和72小时，并在120℃下干燥后在630℃下保温热处理240分钟，从而得到孔道壁被介孔生物活性玻璃22CaO-58SiO2-4P2O5-10B2O3-2K2O-1CuO-3SrO涂层修饰改性的六扇叶镁掺杂硅灰石多孔中空管材料。
如附图3所示的带六扇叶的多孔中空管的正视、侧视剖面和俯视模型图及实物图。
实施例4：制备以镁掺杂硅灰石-β-磷酸三钙复合陶瓷为单螺旋扇叶多孔中空管基质、以介孔生物活性玻璃为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料
按实施例1多孔中空管材制备的类似步骤，以6％的钙离子被镁取代的镁掺杂硅灰石和β-磷酸三钙复合物代替透辉石，二者的质量比为4:1，设定的三维形态模型修改为：管长度为60毫米，扇叶收尾末端距离管收尾末端分别为4毫米，管内径为20毫米，管壁厚度为8毫米，扇叶为单螺旋扇叶，扇叶径向高度为8毫米，扇叶厚度为10毫米，孔道形态为长方体孔，尺度为800×800×600微米；经超声清洗并干燥后的材料按升温速率为1℃/分钟升温加热到420℃并保温60分钟，再继续按2℃/分钟升温到1150℃下，保温烧结20分钟，再经10分钟快速降温到1100℃后再次保温烧结180分钟，得到单螺旋扇叶的镁掺杂硅灰石-β-磷酸三钙复合生物陶瓷多孔中空管。
其次，对上述的单螺旋扇叶镁掺杂硅灰石-β-磷酸三钙复合陶瓷多孔中空管的孔道壁进行介孔生物玻璃涂层改性处理，制备过程类似实施例1，按摩尔化学组成为22CaO-52SiO2-6P2O5-12B2O3-5K2O-0.5CuO-0.5ZnO-2SrO进行孔道壁修饰改性。
如附图4所示的单螺旋扇叶的多孔中空管的正视、侧视剖面和俯视模型图及实物图。
实施例5：制备以羟基磷灰石-β-磷酸三钙的双相磷酸钙为三扇叶多孔中空管基质、以铜-锌共掺杂镁黄长石为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料
按实施例1多孔中空管材制备的类似步骤，以羟基磷灰石-β-磷酸三钙的双相磷酸钙代替透辉石，羟基磷灰石与β-磷酸三钙的质量比为60:40，按设定的三扇叶形态模型打印、洗涤、干燥处理，然后在1160℃保温烧结150分钟，得到三扇双相磷酸钙多孔中空管。
其次，对上述的三扇叶双相磷酸钙多孔中空管的孔道壁进行铜-锶共掺杂镁黄长石涂层改性处理，具体制备过程为：
a)按钙的取代率分别为6％和8％的非计量比镁黄长石(Ca1.84Sr0.08Cu0.06MgSi2O7)化学组成，将正硅酸乙酯(4.0mol)、硝酸(80ml)加入1000ml去离子水中，搅拌水解后，再加入硝酸钙(3.68mol)、硝酸锶(0.16mol)、硝酸铜(0.12mol)和2mol硝酸镁依次加入，磁力搅拌水解后，将多孔中空管置入到水溶胶中，负压抽吸，取出常温和60℃
陈化24和72小时后在120℃干燥，然后在1100℃煅烧120分钟，得到经非计量比镁黄长石(Ca1.84Sr0.08Cu0.06MgSi2O7)涂层修饰改性的三扇叶双相磷酸钙多孔中空管材料。
实施例6：制备以镁掺杂硅灰石陶瓷为螺旋扇叶多孔中空管基质并及生物活性玻璃陶瓷为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料
按实施例4多孔中空管材制备的类似步骤，制备以镁掺杂硅灰石陶瓷为螺旋扇叶多孔中空管，并对该多孔中空管进行锶、铜掺杂45S5玻璃高温烧结后的玻璃陶瓷作为涂层进行处理，多孔中空管孔道壁涂层的具体制备过程为：
a)按生物活性玻璃24.5CaO-43SiO2-6P2O5-24.5Na2O-1SrO-1CuO的摩尔化学组成，将7.5mol正硅酸乙酯、80mL硝酸加入1000mL磁力搅拌的去离子水中，pH在1.0左右，待前一种彻底水解或溶解后再加后一种物质，然后根据上述生物活性玻璃各氧化物的(CaO、P2O5、Na2O、SrO)摩尔百分数与7.5mol正硅酸乙酯所含SiO2的比例关系，再依次加入磷酸三乙酯、硝酸钙、硝酸钠、硝酸锶、硝酸铜的无机盐试剂，磁力搅拌成为前驱体水溶胶，将螺旋扇叶镁掺杂硅灰石陶瓷多孔中空管埋置到该水溶胶中，负压抽吸2分钟，使得溶胶灌注到的多孔中空管的孔道内部，然后取出，在常温下和60℃下分别陈化24小时和72小时，然后在120℃下干燥，备用；
b)将步骤a)干燥后的多孔中空管在950℃下高热处理120分钟，升温速率为2℃/分钟，然后随炉降温，从而得到孔道壁被化学组成为锶、铜掺杂45S5生物玻璃陶瓷涂层修饰改性的螺旋扇叶镁掺杂硅灰石石多孔中空管材料。
实施例7
对实施例1中透辉石超细粉体调整为硅灰石-羟基磷灰石复合超细粉体，质量比为3:1，将介孔生物活性玻璃的化学组成22CaO-52SiO2-4P2O5-12B2O3-4Na2O-3K2O-1CuO-1SrO-1ZnO调整为30CaO-58SiO2-6P2O5-5K2O-0.5CuO-0.5SrO，其它条件同实施例1，制备得到以硅灰石-羟基磷灰石复合陶瓷为三扇叶多孔中空管基质并以介孔生物活性玻璃30CaO-58SiO2-6P2O5-5K2O-0.5CuO-0.5SrO为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料。
实施例8
对实施例1中透辉石超细粉体调整为8％的钙离子被铜离子取代的铜掺杂透辉石超细粉体粉体，将多孔中空管孔道壁的涂层介孔生物活性玻璃的化学组成22CaO-52SiO2-4P2O5-12B2O3-4Na2O-3K2O-1CuO-1SrO-1ZnO调整为26CaO-52SiO2-12B2O3-8K2O-0.1SrO-1.9CuO，其它条件同实施例1，制备得到以铜掺杂透辉石陶瓷为三扇叶多孔中空管基质并以介孔生物活性玻璃26CaO-52SiO2-12B2O3-8K2O-0.1SrO-1.9CuO为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料。
实施例9
对实施例1中透辉石超细粉体调整为10％的钙离子被等量铜离子和锶离子取代的铜、锶共掺杂锌黄长石超细粉体，将介孔生物活性玻璃的化学组成22CaO-52SiO2-4P2O5-12B2O3-4Na2O-3K2O-1CuO-1SrO-1ZnO调整为32CaO-52SiO2-12B2O3-3K2O-0.05CuO-0.95SrO，其它条件同实施例1，制备得到以铜、锶离子共掺杂锌黄长石陶瓷为三扇叶多孔中空管基质并以介孔生物活性玻璃32CaO-52SiO2-12B2O3-3K2O-0.05CuO-0.95SrO为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料。
实施例10
对实施例1中透辉石超细粉体调整为12％的钙离子被等量镁离子和锶离子取代的镁、锶共掺杂硅灰石超细粉体，将介孔生物活性玻璃的化学组成22CaO-52SiO2-4P2O5-12B2O3-4Na2O-3K2O-1CuO-1SrO-1ZnO调整为31CaO-52SiO2-12B2O3-4P2O5-0.5KO-0.5CuO，其它条件同实施例1，制备得到以镁、锶共掺杂硅灰石陶瓷为三扇叶多孔中空管基质并以介孔生物活性玻璃31CaO-52SiO2-12B2O3-4P2O5-0.5KO-0.5CuO为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料。
实施例11
对实施例2中锌黄长石超细粉体调整为硅灰石与凹凸棒石的复合超细粉体，二者的质量比为9:1，将生物活性玻璃的化学组成20CaO-50SiO2-4P2O5-16B2O3-6K2O-1MgO-2SrO-0.9ZnO-0.1CuO调整为26CaO-52SiO2-4P2O5-10B2O3-5K2O-2SrO-1CuO，其它条件同实施例2，制备得到以硅灰石与凹凸棒石复合陶瓷为四扇叶多孔中空管基质并以生物活性玻璃26CaO-52SiO2-4P2O5-10B2O3-5K2O-2SrO-1CuO为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料。
实施例12
对实施例3中镁掺杂硅灰石超细粉体调整为羟基磷灰石-α-磷酸三钙的复合超细粉体，二者的质量比为7:3，将介孔生物活性玻璃的化学组成22CaO-58SiO2-4P2O5-12B2O3-1CuO-2SrO调整为实施例5的铜-锶共掺杂镁黄长石，其它条件分别同实施例3和实施例5，制备得到以羟基磷灰石-α-磷酸三钙复合陶瓷为六扇叶多孔中空管基质并以铜-锶共掺杂镁黄长石为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料。
实施例13
对实施例4中镁掺杂硅灰石-β-磷酸三钙复合超细粉体调整为10％的钙离子被镁离子取代的镁掺杂硅灰石超细粉体，将单螺旋扇叶调整为等距离双螺旋扇叶，其它条件同实施例4，制备得到以镁掺杂硅灰石陶瓷为双螺旋扇叶多孔中空管基质并以介孔生物活性玻璃22CaO-52SiO2-6P2O5-12B2O3-5K2O-0.5CuO-0.5ZnO-2SrO为孔道壁涂层的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料。
以上所有实施例的实验检测情况如下：
将上述实施例1到实施例12中的部分实施制备的多孔中空管状材料进行体外和体内测试，具体方法及数据：
1)对实施例1、2、3、4、5、6和12制备的多孔中空管状材料进行如下体外降解检测：
将多孔中空管材料按固/液比为100克/1000毫升的比例，放入新配置的0.05摩尔/升的Tris缓冲液中，分别在37℃和60℃两种环境温度下进行密闭静置，并在静置7天、14天、28天和2个月后，对浸泡Tris液的pH值、无机离子浓度变化进行检测。检测结果显示，上述七种管材的Tris浸泡液中pH值均从最初的7.25上升到9.0以上，并且温度高的浸泡液pH上升更为显著；取上清液进行无机离子含量检测，经火焰等离子体发射光谱检测显示，无机离子种类和浓度各有不同，并且也随环境温度上升而增加，其中：
实施例1的Tris浸泡液中的钙、硅、磷、硼、钠、钾、锌、锶、铜、镁均能够检测到，并且随时间浓度逐渐上升；
实施例2的Tris浸泡液中，涂层所含氧化物的无机离子均能够检测到，并且随时间浓度逐渐上升；
实施例3的Tris浸泡液中，涂层所含氧化物的无机离子均能够检测到，并且随时间浓度逐渐上升；
实施例4的Tris浸泡液中，涂层所含物质的无机离子均能够检测到，并且随时间浓度逐渐上升；
实施例5的Tris浸泡液中，涂层所含物质的无机离子均能够检测到，并且随时间浓度逐渐上升；
实施例6的Tris浸泡液中，涂层所含物质的无机离子均能够检测到，并且随时间浓度逐渐上升；
实施例12的Tris浸泡液中，涂层所含物质的无机离子均能够检测到，并且随时间浓度逐渐上升；
2)对实施例1、2、3、4、5、6和12制备的多孔中空管状材料进行如下抗断裂力学检测：
将多孔中空管材料采用三点抗弯法在Instron万能力学测试机上进行抗断裂测试，结果显示各个实施例的管材均发生断裂，断面结构形态不一，实施例3和6的样品断裂面存在穿晶断裂，其它实施例断面均是沿晶断裂，抗断裂强度差异存在显著差异，其中：
实施例3和6的抗断裂强度达到30MPa以上；
实施例1、2和4的断裂强度在20-30MPa之间；
实施例5和12的断裂强度均低于20MPa。
3)对实施例1、2、3、4、5、6和12制备的多孔中空管状材料进行体外仿生再矿化能力检测：
将多孔中空管材料按固/液比为100克/2000毫升的比例，放入新配置的0.05摩尔/升的模拟体液中，在37℃的环境温度下进行密闭静置，并在静置3天、7天、14天和28天后，对模拟体液的pH值进行检测，检测结果显示，上述七种管材的模拟体液中pH值均从最初的7.25较快上升到9.0以上，然后在7天后缓慢下降到7.8～8.2之间；对管材表面进行扫描电镜观察到随着时间延长，均出现类似磷灰石的矿化层沉积，在14天后均形成了连续致密的再矿化层，不过整个再矿化层形成效率方面实施例5和12比其它实施例的管材表面慢一些。
4)对实施例1、2、5和12制备的多孔中空管状材料进行体内生物相容性水平检测：
将各实施例的多孔中空管材料进行环氧乙烷灭菌处理后，在麻醉条件下植入比格犬胫骨截断骨断端，每个实施例管材植入3个骨缺损模型，然后进行钢板固定，肌肉和皮肤创面分别缝合，并在术后一周内每天进行定期抗生素注射管理，比格犬按清洁级大动物模型标准饲养条件下饲养2、6、12周；然后，分别在麻醉条件下取出管状物和近邻周围骨组织标本，进行感染性、炎性反应和组织新生传导情况分析，结果显示，各组实施例制备多孔中空管材均具有极为优良的生物相容性，经在术后两周时观察到急性炎症反应，术后6周时已经没有任何炎性反应，在术后12周时断端骨沿管状材料扇叶长入，断端间距显著低于管材长度，尤其是可见管材扇叶间有皮质骨长入，表明各个实施例的管材具有优良的传导新骨再生功效。
通过以上数据以及说明书附图可以看出，本发明的实施例制备的孔道壁经涂层改性的带扇叶多孔中空管材材料力学性能较高，表面生物活性良好，涂层和多孔中空管材基质均具有不同程度的降解性，传导新骨再生效果好，并且对感染防控具有良好效果。
以上仅是针对本发明的可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明思路所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。

Claims (7)

1.一种肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，其特征在于：是孔道壁经涂层改性的带扇叶的多孔中空管；带扇叶的多孔中空管主要由生物陶瓷、生物玻璃、生物玻璃陶瓷材料构成，孔道壁经涂层改性的是指在带扇叶的多孔中空管的孔道壁用涂层涂覆处理进行改性，涂层主要为可降解的玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷组成；孔道壁涂层中各组分以氧化物表示的摩尔百分数为：
CaO 10~60；
MgO 0~60；
SiO2 0.01~80；
P2O5 0 ~60；
B2O3 0~40；
CuO 0.01~10；
ZnO 0~10；
SrO 0.1~10；
Na2O 0~20；
K2O 0.01~20；
所述的带扇叶的多孔中空管是多孔性中空管与多孔性扇叶组合连结而成，多个多孔性扇叶分布于多孔中空管外壁并与多孔中空管融为一体，多孔性扇叶为沿多孔性中空管外壁呈螺旋环绕的扇叶或者为沿多孔性中空管外壁径向排列的数个扇叶；
多孔性中空管的长度为15~300 毫米，多孔性中空管的孔道与多孔性扇叶中的孔道尺度在150~5000微米，多孔性中空管的内径和管壁厚度分别为5~60毫米和3~30毫米，扇叶的高度为5~20毫米，扇叶与多孔性中空管沿轴向不等长，扇叶的轴向首尾末端分别距离多孔性中空管的首尾末端为3~20毫米。
2.根据权利要求1所述的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，其特征在于：所述的多孔性中空管的形态是圆柱体、椭圆柱体、椎体中的一种。
3.根据权利要求1所述的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，其特征在于：所述的带扇叶的多孔中空管是硅灰石、透辉石、锌黄长石、镁黄长石、白硅钙石、镁橄榄石、羟基磷灰石、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、β-硅酸二钙、γ-硅酸二钙、生物活性玻璃、钙硅酸盐玻璃陶瓷、钙磷酸盐玻璃陶瓷、钙硼酸盐玻璃陶瓷中的一种或者任意几种之间的复合物。
4.根据权利要求1所述的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，其特征在于：所述的孔道壁涂层是由无定型磷酸钙、磷酸八钙、磷酸四钙、可降解生物活性玻璃、可降解钙硅酸盐生物陶瓷、可降解镁硅酸盐生物陶瓷、可降解钙硅酸盐生物玻璃陶瓷、可降解镁硅酸盐生物玻璃陶瓷、可降解钙磷酸盐生物玻璃陶瓷、可降解镁磷酸盐生物玻璃陶瓷、可降解钙硼酸盐生物玻璃陶瓷、石膏中的一种或者任意几种之间的复合物。
5.根据权利要求1所述的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，其特征在于：所述的带扇叶的多孔中空管的制备包括以下步骤：
a) 将生物陶瓷、生物玻璃和/或生物玻璃陶瓷的超细粉体与光敏感性树脂按质量比100: (25~200)的比例进行均匀混合，获得浆料，再将该浆料灌注于数字光处理树脂光固化陶瓷三维打印机的浆料池内，按设定的孔道微结构及三维形态模型，开启三维打印机进行打印，在打印完成后，将打印所得材料在超声清洗下除去非交联固化的树脂，然后在60oC干燥24~72小时，获得多孔材料，备用；
b) 将步骤a)干燥后的多孔材料按1oC/分钟的升温速率升温到400~450oC， 保温60~120分钟进行脱脂；再按1~5oC/分钟的升温速率继续升温到800~1400oC，再保温烧结60~240分钟，烧结完成并降温后，得到所述的带扇叶的多孔中空管。
6.根据权利要求1所述的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，其特征在于：所述的孔道壁涂层改性制备包括以下步骤：
a) 将有机分子加入到去离子水中，搅拌溶解后，添加硝酸至溶液pH为1.0，再将硅源、磷源、硼源物质及可溶性钙盐、镁盐、钾盐、钠盐、锶盐、锌盐和铜盐加入到溶液中并搅拌配制成为水溶胶，其中钙、镁、硅、磷、硼、钠、钾、锶、锌、铜的摩尔比以氧化物计为CaO: MgO:SiO2: P2O5: B2O3: Na2O: K2O: SrO: ZnO: CuO=1: (0~1.000) : (0.001~8.000) : (0~6.000): (0.000~4.000): (0~2.000) : (0.001~2.000): (0.010~1.000): (0~1.000) :(0.001~1.000)，硝酸与钙盐的摩尔比为0.1~0.8，有机分子与钙盐的摩尔比为0~2.0，在常温下搅拌水溶胶30~60分钟后将带扇叶的多孔中空管置入其中，负压抽吸使得水溶胶灌注到的多孔中空管的孔道内部，然后取出，在常温到60oC下陈化24~96小时，然后在80~150oC下干燥，备用；
b) 将步骤a）干燥后的多孔中空管在600~1250oC下热处理60~240分钟，升温速率控制在1~5oC/分钟，热处理完成并降温后，得到所述的孔道壁经涂层改性的带扇叶多孔中空管，使得带扇叶的多孔中空管的孔道壁被可降解的生物活性玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷涂层修饰改性。
7.权利要求6所述的肢体大段骨缺损再生修复重建多孔中空管状材料，其特征在于：所述制备可降解的生物活性玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷涂层的水溶胶中，硅源物质为硅溶胶或正硅酸乙酯；磷源物质为磷酸三乙酯、磷酸钠或磷酸铵；硼源物质为硼酸或三氧化二硼；可溶性钙盐、镁盐、钾盐、钠盐、锶盐、锌盐和铜盐为硝酸盐、乙酸盐中的一种或两者的组合；包含的有机分子为柠檬酸、十二烷基硫酸钠、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物中的一种或者几者的组合。
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