CN1951866A - 骨修复用多孔陶瓷材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种骨修复用多孔陶瓷材料一种骨修复用多孔陶瓷材料，所述多孔陶瓷材料的孔径为200～ 500μm，孔隙率大于80％，90％～99％的孔是互相连通的，且抗压强度为300KPa－3MPa；所述陶瓷材料内含有以陶瓷材料重量计0.2％～25％的聚合物，所述聚合物为配成溶液后的粘度在0.1～20Pa·S之间的聚合物。本发明还公开了该多孔陶瓷材料的制备方法和应用。本发明的多孔陶瓷材料强度高、成骨传导能力强、制备方法简单。
Description
技术领域
本发明涉及生物材料领域和组织工程领域，具体地涉及骨修复用多孔陶瓷材料及其制备方法和应用。
背景技术
陶瓷材料作为骨修复及骨替代材料，主要缺点是脆性较大，其弹性模量难以与正常骨相匹配，在一定程度上限制了在临床上的应用。六十年代以来，陶瓷材料在骨科应用的相关研究已相当深入，但在临床应用方面仍很局限，主要原因是难以达到临床满意的要求。
用于硬组织修复的生物陶瓷材料包括羟基磷灰石(HAP)、β-磷酸三钙(TCP)、磷酸钙骨水泥(CPC)、生物玻璃(bioglass)等多种。其中β-TCP陶瓷分子式为Ca3(PO4)2，钙磷比为1.5，与正常骨组织的钙磷比接近。β-TCP的最突出的特点是可在生物体内降解。如
Renooij W，等在Bioresorption of ceramicstrontium-85-labeled calcium phosphate implants in dog femora.A pilot study toquantitate bioresorption of ceramic implants of hydroxyapatite and tricalciumorthophosphate in vivo.(锶85标记植入狗腿的磷酸钙陶瓷的生物吸收；羟基磷灰石和正磷酸钙陶瓷植入物在体内的定量吸收的前沿研究；临床整形外科相关研究)Clin Orthop Relat Res.1985 Jul-Aug；(197)：272-85.中所公开的，动物实验发现β-TCP在植入乳猪腭乳突后24周完全降解，用同位素标记HA和TCP，发现HA无降解，而TCP在22周降解25％～30％。β-TCP的生物相容性也非常好，在骨与材料之间无纤维组织间隔，骨与材料直接接触，植入体内后仅有轻度的巨噬细胞反应。有研究表明，这与β-TCP的降解有关。β-TCP的骨传导能力比较强，将β-TCP和HA分别植入羊的下颌骨缺损，β-TCP的骨传导作用优于HA。β-TCP的主要缺点是强度比较低，所以当前的研究和应用规模不及HA。另一方面，材料降解和成骨的速度必需匹配，由于TCP的强度低于其它陶瓷材料，如果没有迅速的成骨，TCP的骨修复作用可能会失败。
不同的材料在骨缺损的修复中均各有优缺点，不同部位和大小的骨缺损对修复材料的要求也不相同，另外，单纯陶瓷材料只有骨传导作用而无诱导作用，因此，单一的材料在修复骨缺损时会暴露出不可避免的缺陷。为解决这一问题，将不同的材料和生物因子结合有可能弥补各种材料的不足，更好地起到骨缺损的修复作用。如J.C.Brodie，等在Osteoblast interactions with calcium phosphateceramics modified by coating with type I collagen.J.Biomed.Mater.Res.73A：409-421，2005(成骨细胞与I型胶原蛋白修饰后的磷酸钙陶瓷之间的相互作用；生物医用材料研究杂志)中所公开的，将HA，TCP及它们的复合物用胶原蛋白进行表面修饰，可显著提高早期体外培养中成骨细胞在磷酸钙基陶瓷上的增殖及成骨整合(osteointegration)。也有如Chun-Hsu Yao等在Calvarial boneresponse to a tricalcium phosphate-genipin crosslinked gelatin composite.(颅骨对磷酸三钙/京尼平交联明胶复合物的反应)Biomaterials 26(2005)3065-3074中所公开的，将TCP与明胶复合修复颅骨缺损，结果发现也有较好的新骨长入情况。
作为组织工程材料，陶瓷大多制成多孔形状，含有孔隙的材料在骨内为新生骨长入提供了空间，使骨和材料接触紧密，不但可增加材料的骨传导性还提高了材料在骨内的稳定性。对于可降解材料，多孔形态可以增加材料的总面积，促进材料的降解。多孔材料还为血管长入提供了基础。血管长入带来了成骨所需的各种因子、间充质细胞、及其它骨生长所需的营养。但是，将植入材料制成多孔状，可明显削弱材料的强度。用于骨组织工程的材料应有很好强度，以便能早期承受各种负荷。另一方面，过高的强度会改变周围组织的力学分布，也不利于骨的形成及再塑。
我们在前人的研究基础上，利用有机泡沫浸渍法也制备出了孔径在200～500μm，孔隙率大于80％，具有连通孔结构的各种多孔材料，包括多孔β-TCP陶瓷和多孔HAP陶瓷材料。经体外研究证实，这种多孔β-TCP陶瓷有利于骨随基质干细胞、脂肪干细胞等多种细胞的粘附生长，动物实验表明也能很好的引导新骨生成，有很好的成骨活性。但由于这种多孔β-TCP陶瓷孔隙率高，最大抗压强度仅在0.1Mpa左右，大大限制了它的进一步应用。
为了增强多孔陶瓷材料的强度，对TCP陶瓷或其他多孔陶瓷与聚合物复合进行了很多研究，但其他研究者多是在聚合物的基础上，添加陶瓷颗粒或纤维，从而达到增强或复合的目的。如A.Bigi等在Bonelike apatite growth onhydroxyapatite-gelatin sponges from simulated body fluid.J Biomed Mater Res 59：709-714，2002(类骨质磷灰石在模拟体液浸泡的羟基磷灰石-明胶海绵上的生长；生物医用材料研究杂志).以及Y Zhang等在Cell growth and function oncalcium phosphate reinforced chitosan scaffolds.J Mater Sci Mater Med 15：255-260.2004.(细胞在磷酸钙增强的壳聚糖支架中的生长和功能表达；材料科学杂志—医用材料分册)中所公开的。这种方法多是以聚合物的性质为主，增强效果不明显。
也有研究者以多孔陶瓷为基础，通过冷冻干燥方法将聚合物引入多孔支架，从而实现复合。如Y Zhang，等在Three-dimensional macroporous calciumphosphate bioceramics with nested chitosan sponges for load-bearing bone implants.J Biomed Mater Res 61：1-8，2002(三维大孔磷酸三钙生物陶瓷嵌套壳聚糖海绵用于负重骨植入物；生物医用材料研究杂志)以及.C Chang，等在Cartilage TissueEngineering on the Surface of a Novel Gelatin-Calcium-Phosphate BiphasicScaffold in a Double-Chamber Bioreactor.J Biomed Mater Res Part B：ApplBiomater 71B：313-321，2004(在双槽生物反应器中，一种新的明胶-磷酸钙双相陶瓷支架表面的软骨组织工程；生物医用材料研究杂志B：应用生物材料)中所公开的。这种方法制备出的复合材料，有机/无机物的质量比较高，增强效果也不太显著。
综上所述，本领域缺乏一种强度高、同时又不改变材料性质的多孔陶瓷材料及其制备方法。因此，本领域迫切需要开发一种强度高、成骨传导能力强、制备方法简单的多孔陶瓷材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、成骨传导能力强、制备方法简单的多孔陶瓷材料及其制备方法。
在本发明的第一方面，提供了一种骨修复用多孔陶瓷材料，所述多孔陶瓷材料的孔径为200～500μm，孔隙率大于80％，90％～99％的孔是互相连通的，且抗压强度为300KPa-3MPa；所述陶瓷材料内含有以陶瓷材料重量计0.2％～25％的聚合物，所述聚合物为配成溶液后的粘度在0.1～20Pa·S之间的聚合物。
本发明的一个优选例中，所述陶瓷材料为β-磷酸三钙陶瓷材料。
本发明的一个优选例中，所述的聚合物包括明胶、胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸、藻酸盐、纤维蛋白凝胶、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸或其组合。
本发明另一方面提供骨修复用多孔陶瓷材料的制备方法，用包括以下步骤的方法制备：
(a)将所述陶瓷材料浸入0.5～20％(w/v)的粘度为0.1～20Pa·S的聚合物溶液中，得到表面被聚合物溶液浸润的陶瓷材料；其中所述聚合物溶液中所含聚合物与陶瓷材料的质量比为0.003～0.3；
(b)将步骤(a)得到的浸润陶瓷材料取出，滤干，干燥，即获得表面修饰的陶瓷材料。
本发明的方法的一个优选例中，包括以下步骤：
(a)将所述陶瓷材料浸入0.5～20％(w/v)的粘度为0.1～20Pa·S的聚合物溶液中，得到表面被聚合物溶液浸润的陶瓷材料；其中所述聚合物溶液中所含聚合物与陶瓷材料的质量比为0.003～0.3；
(b)将步骤(a)得到的浸润陶瓷材料取出，滤干，干燥，即获得表面修饰的陶瓷材料。
本发明的方法的一个优选例中，步骤(a)所述的聚合物包括明胶、胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸、藻酸盐、纤维蛋白凝胶、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、聚乳酸或聚羟基乙酸。
本发明的一个优选例中，步骤(a)中的聚合物溶液还加入一定量(如0.00625～0.1μg/mg)促进成骨生长的生物因子。较佳地，所述生物因子选自骨形态发生蛋白、骨连接素、骨钙化素、骨胳连接因子或其组合。
本发明的方法的一个优选例中，步骤(b)得到的陶瓷材料再进行步骤(a)和步骤(b)1～5次，得到表面修饰的陶瓷材料。
本发明另一方面提供一种组织工程化移植物，所述的移植物含有骨修复用多孔陶瓷材料和接种于所述陶瓷材料的干细胞，所述多孔陶瓷材料的孔径为200～500μm，孔隙率大于80％，90％～99％的孔是互相连通的，且抗压强度为300KPa-3MPa；所述陶瓷材料内含有以陶瓷材料重量计0.2％～25％的聚合物，所述聚合物为配成溶液后的粘度在0.1～20Pa·S之间的聚合物，所述干细胞选自骨髓基质干细胞或脂肪干细胞，并且所述干细胞的接种量为2×106-5×107个细胞/cm3多孔陶瓷材料。
本发明还有一方面提供多孔陶瓷材料的用途，用作制备骨移植物的支架。
附图说明
图1经5％明胶溶液修饰后的多孔β-TCP陶瓷的扫描电镜照片；
图2经2％壳聚糖溶液修饰后的多孔β-TCP陶瓷的扫描电镜照片；
图3经5％明胶溶液修饰，冷冻干燥获得的β-TCP陶瓷的扫描电镜照片；
图4表面修饰前，多孔β-TCP陶瓷的扫描电镜照片；
图5骨髓基质干细胞在多孔β-TCP陶瓷中培养7天后的扫描电镜照片。左：表面；右：断面；
图6脂肪干细胞在多孔β-TCP陶瓷中培养5天后的扫描电镜照片左：表面；右：断面。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，对多孔陶瓷材料进行表面修饰，出人意料地以较低的聚合物/多孔陶瓷质量比，获得了具有较高强度、高孔隙率的多孔陶瓷，并发现修饰后的多孔陶瓷对细胞的粘附、增殖、分化及成骨传导能力没有影响甚至有所提高。所述多孔陶瓷材料是通过聚合物溶液表面修饰后得到增强的，而且经表面修饰后，不改变多孔陶瓷孔结构，抗压强度得到显著提高。在此基础上完成了本发明。
本发明还提出一种表面修饰的方法，使具有高孔隙率的多孔陶瓷有一定的力学强度，同时表面修饰后的多孔陶瓷能更好的引导骨的再生。
多孔陶瓷材料
本发明所使用的多孔陶瓷材料包括β-磷酸三钙(TCP)、羟基磷灰石(HAP)、磷酸钙骨水泥(CPC)、生物玻璃(bioglass)、TCP-HAP双相陶瓷、或是各种多孔陶瓷的复合物。
较佳地，多孔陶瓷材料为β-磷酸三钙(即β-TCP)陶瓷材料。它可以通过一般的多孔材料制备方法制得，如泡沫塑料浸渍法、发泡法、添加造孔剂法、溶胶-凝胶法，优选通过有机泡沫浸渍法制备得到的多孔陶瓷材料。多孔β-TCP陶瓷的孔径为200～500μm(较佳地，300-500μm)，孔隙率大于80％，具有连通孔结构，其中90％-99％的孔是互相连通的。较佳地，95-98％的孔式互相连通的。多孔β-TCP陶瓷的抗压强度为60Kpa-150kPa。经过修饰后，抗压强度可以达到300KPa-3MPa。
通过同样方法可制备得到羟基磷灰石(HAP)多孔陶瓷，抗压强度为160.958±19.63KPa，经1％明胶溶液修饰后的HAP陶瓷，抗压强度为348.53±17.98KPa；经10％明胶溶液修饰后的HAP陶瓷，抗压强度为2.779±0.483MPa.
聚合物
聚合物没有特别的限制，只要是配成溶液后具有一定粘度，而且易成膜的聚合物均可用来作为表面修饰剂。本发明适用的聚合物溶液的绝对粘度η的范围为0.1～2OPa，该粘度通过常规的旋转式粘度计来测定。
适用的聚合物包括天然聚合物，也包括合成的聚合物。天然的聚合物如明胶、胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸、藻酸盐、纤维蛋白凝胶。合成聚合物如Pluronic(聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物)、聚乳酸、聚羟基乙酸等，所述聚合物的分子量为36KDa-100Kda，较佳地，为50KDa-80Kda。
配制聚合物溶液时，可适当加入促进成骨生长的生物因子，如骨形态发生蛋白(BMP)、OP-1、bone gel、骨连接素(osteoconectin)、骨钙化素(osteocalcin)、骨胳连接因子(SCF)或其组合。所述促进成骨生长的生物因子随所属动物类别不同，添加的量也有所不同，优选与聚合物的质量比为0.00625～0.1μg/mg，更优选0.01～0.08μg/mg。在本发明中，生物因子可以在配制聚合物溶液时加入。如果细胞和材料复合共同培养，则还可以在培养液中加入。
表面修饰用的聚合物的用量为：聚合物/TCP的质量比为0.003～0.3，优选0.01-0.2；其中聚合物的质量是指聚合物溶液中聚合物固体份的质量。
聚合物溶液的浓度为0.5～20％(w/v)，优选2～10％(w/v)。聚合物浓度过低，则成膜厚度不足，支撑架的作用太弱，达不到本发明的强度；聚合物浓度过高，则堵塞孔结构，使孔的结构发生变化。
表面修饰方法
本发明公开了一种可降解多孔β-TCP陶瓷的表面修饰方法。所述多孔陶瓷具有高孔隙率，但强度低，通过表面修饰方法可显著提高多孔陶瓷的强度。
所述的表面修饰方法是通过以下步骤实现的：
首先将上述具体实施方式中所述的聚合物配制为聚合物溶液，用于对多孔陶瓷进行表面处理，然后进行下述步骤；
(a)将多孔β-TCP陶瓷浸入中所述的聚合物溶液中，使聚合物溶液部分或全部浸润多孔陶瓷表面。较佳地，进行真空除气，直至无气泡浮出，保证聚合物溶液全部浸润多孔陶瓷表面；
(b)最后将多孔陶瓷取出，滤干，再进行干燥。样品的干燥可采用烘干，也可采用冷冻干燥。较佳地，室温下干燥12～48h或30～60℃下干燥12～48h，或者滤干后-20℃～-80℃冷冻过夜，又或是-50℃下冷冻干燥，即获得表面修饰后的陶瓷材料。
上述得到的表面修饰后的陶瓷材料可以再反复进行上述步骤(a)和步骤(b)，例如进行1-5次，较佳地，进行2～3次，得到多次表面修饰的陶瓷材料。
得到的多孔陶瓷材料的强度为300KPa-3MPa，较佳地为800KPa-3MPa。
表面修饰后TCP陶瓷强度提高的机理在于，泡沫浸渍法制备的多孔陶瓷，具有大孔和微孔并存的结构，由于孔隙率较高，陶瓷的抗压强度较低。经聚合物溶液表面修饰后，陶瓷孔壁上的微孔被聚合物膜覆盖，聚合物膜同时对整个多孔陶瓷也起到了支撑作用，因而陶瓷强度得到显著提高。聚合物浓度越高，成膜厚度越大，支撑架的作用越强，因而强度也就越高。
干细胞
本发明的干细胞的来源没有特别限制，可以是任何来源的干细胞，通常，本发明的干细胞是自体的、或同种异体的干细胞。获取干细胞的部位也没有特别限制，可以是脂肪干细胞、骨髓基质干细胞或其他干细胞。此外，成骨细胞也可替代干细胞用作骨组织工程化构建的种子细胞。
可用于本发明的干细胞可以来自任何脊椎动物，较佳地是哺乳动物，更佳地是灵长类动物，尤其是人。
尽管自体的干细胞是优选的，但异体的干细胞的来源更为常用。研究已表明，不同生长、发育阶段的同种异体干细胞，可以在有组织相容性差异并且具有完全免疫功能的同种异体动物体内形成干细胞组织。
分离和获得干细胞的方法是本领域中已知的。一种优选的方法是密度梯度离心法和酶消化法。
干细胞的培养方法和培养液也是本领域中熟知的。一种优选的方法是将干细胞在37℃、饱和湿度、5％CO2培养箱内培养。合适的培养液包括(但并不限于)：1)DMEM培养基((Gibco公司)+5～20％胎牛血清；2)DMEM培养基+5～20％小牛血清；3)DMEM培养基+5～20％自体(异体)人血清。此外，上述培养液中添加各种生长因子(例如促进干细胞生长的细胞因子等)、各种抗生素、各种诱导因子。
适用于本发明的干细胞应能在体内或体外增殖。一种优选的干细胞是体外培养的骨髓基质干细胞。
骨移植物
由于本发明的多孔陶瓷材料，特别是β-磷酸三钙多孔陶瓷材料与骨髓基质干细胞和脂肪干细胞的相容性非常好，因此特别适合作为骨修复的支架材料。
将体外培养扩增的骨髓基质干细胞和/或脂肪干细胞接种到生物相容性优异的并可降解多孔陶瓷材料上形成干细胞—多孔陶瓷材料复合物，将这一“干细胞—多孔陶瓷材料”复合物植入到缺损部位，随着多孔陶瓷材料的逐渐降解吸收，新骨形成，达到修复骨缺损的目的。
本发明的组织工程骨移植物的制备方法简便，将一定数量的骨髓基质干细胞和/或脂肪干细胞接种于多孔陶瓷材料如β-磷酸三钙多孔陶瓷材料即可。
本发明的组织工程化骨移植物的形状没有特别限制，可以按照组织缺损的形状任意塑形。通常，移植物为长条形。
本发明组织工程化骨中的骨髓基质干细胞和/或脂肪干细胞浓度通常约为0.5×106/cm3(陶瓷支架体积)至5×108/cm3或更高，较佳地为1×106/cm3至1×108/cm3，更佳地为5×106/cm3至5×107/cm3多孔陶瓷材料。通常，以培养液调整骨髓基质干细胞和/或脂肪干细胞浓度，然后与可降解材料混合。混合时，培养液与可降解材料的比例没有特别限制，但是以该材料能够吸附的培养液最大量为宜。
此外，在本发明的组织工程化骨移植物中，还可添加或复合其他各种细胞、生长因子、各种抗生素，从而保持骨髓基质干细胞和/或脂肪干细胞表型、促进骨髓基质干细胞和/或脂肪干细胞生长，以及促进组织工程化骨在体内生长。
除了将组织工程化骨移植物植入体内之外，还将其置于体外生物反应器内培养，从而进行组织工程化骨的构建，在体外形成具有一定组织学结构、生化组成与生物力学强度的组织工程化骨。
用本发明方法形成的组织工程化骨移植物，可直接植入体内的骨缺损处。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等人，分子克隆：实验室手册(New York：ColdSpring Harbor Laboratory Press，1989)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。比例和百分比基于重量，除非特别说明。
实施例1
配制1％(w/v)浓度的明胶溶液，将烧结后的多孔β-TCP陶瓷放入明胶溶液中，抽真空除气，直至没有气泡浮出，然后将多孔β-TCP陶瓷取出，滤干，室温下干燥至少24h，40℃干燥至少12b，即获得增强的多孔β-TCP陶瓷。
表面修饰后的多孔陶瓷，孔结构显示于附图1。多孔β-TCP陶瓷仍拥有连通孔结构，孔径也没有改变。通过测定，表面修饰后的多孔β-TCP陶瓷，孔隙率为92.6±1.07％。抗压强度在型号为AG-1的万能测试试验机(Shimadzu，Japan)上进行，经1％明胶溶液修饰后的多孔β-TCP陶瓷的强度为387.83±92Kpa。
实施例2
配制10％(w/v)浓度的明胶溶液，将多孔β-TCP陶瓷放入明胶溶液中，抽真空除气，直至没有气泡浮出，然后将多孔β-TCP陶瓷取出，滤干，室温下干燥至少24h，40℃干燥至少12h，即获得增强的多孔β-TCP陶瓷。
表面修饰后的多孔陶瓷，其孔隙率为90.74±1.99％。抗压强度在型号为AG-1的万能测试试验机(Shimadzu，Japan)上进行，经10％明胶溶液修饰后的多孔β-TCP陶瓷的强度为2.05±0.297Mpa。
实施例3
配制2％(w/v)浓度的壳聚糖溶液，将多孔β-TCP陶瓷放入明胶溶液中，抽真空除气，直至没有气泡浮出，然后将多孔β-TCP陶瓷取出，滤干，室温下干燥至少24h，60℃干燥至少12h，即获得增强的多孔β-TCP陶瓷。
表面修饰后的多孔陶瓷，孔结构显示于附图2。多孔β-TCP陶瓷仍拥有连通孔结构，孔径也没有明显改变。通过测定，表面修饰后的多孔β-TCP陶瓷，孔隙率为91.9±1.1％。抗压强度在型号为AG-1的万能测试试验机(Shimadzu，Japan)上进行，经2％壳聚糖溶液修饰后的多孔β-TCP陶瓷的强度为484.85±286.5Kpa。
实施例4
配制5％(w/v)浓度的明胶溶液，将烧结后的多孔β-TCP陶瓷放入明胶溶液中，抽真空除气，直至没有气泡浮出，然后将多孔β-TCP陶瓷取出，滤干，-20℃冷冻过夜，然后在-50℃下冷冻干燥直至样品完全干燥，即获得增强的多孔β-TCP陶瓷。
通过冷冻干燥方法获得的多孔陶瓷，孔结构显示于附图3。多孔β-TCP陶瓷仍拥有连通孔结构，孔径也没有改变。孔壁表面可见薄膜样明胶，由于多孔陶瓷表面附着明胶较少，冷冻干燥法常见的网状明胶结构不明显。抗压强度在型号为AG-1的万能测试试验机(Shimadzu，Japan)上进行，经5％明胶溶液修饰，冷冻干燥后的多孔β-TCP陶瓷的强度为201.37±17.06Kpa。
实施例5
通过有机泡沫浸渍法制备HAP多孔陶瓷，经1100℃煅烧后，在型号为AG-1的万能测试试验机(Shimadzu，Japan)上进行抗压强度测试，其抗压强度为160.958±19.63KPa。配制10％(w/v)浓度的明胶溶液，将多孔HAP陶瓷放入明胶溶液中，抽真空除气，直至没有气泡浮出，然后将多孔HAP陶瓷取出，滤干，室温下干燥24h，37℃烘箱中干燥至少12h，测其抗压强度为2.779±0.483MPa。
本发明的多孔陶瓷材料例如多孔β-磷酸三钙(β-TCP)陶瓷材料，具有较高孔隙率，孔径为300～500μm，而且孔内连接，适合作为组织工程细胞支架材料(如图4)。由于本发明的多孔β-TCP陶瓷材料孔隙率较高，与骨髓基质干细胞和脂肪干细胞的相容性较好。在SEM照片(如图5-6所示)中，可以发现支架表面及孔隙中都被细胞所覆盖，而且遍布细胞外基质。材料的断面结构上也显示出细胞及细胞外基质的广泛分布。由此显示，骨髓基质干细胞和脂肪干细胞能够在多孔β-TCP陶瓷表面生长良好，而且培养一定时间后，由于多孔陶瓷良好的连通性，细胞也能够迁移至材料内部并分泌出大量的细胞外基质，有较好的相容性。对于骨髓基质干细胞和脂肪干细胞来讲，通过有机泡沫浸渍法制备的多孔β-TCP陶瓷是良好的细胞支架材料，能够作为组织工程用骨修复支架材料。
本发明的主要优点在于：
(1)操作简单，便于推广；
(2)不改变原有多孔陶瓷的孔结构；
(3)有效提高高孔隙率多孔陶瓷材料的强度；
(4)操作过程中可加入多种生物活性因子，从而进一步提高作为骨修复用材料的临床功效。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种骨修复用多孔陶瓷材料，其特征在于，所述多孔陶瓷材料的孔径为200～500μm，孔隙率大于80％，90％～99％的孔是互相连通的，且抗压强度为300KPa-3MPa；所述陶瓷材料内含有以陶瓷材料重量计0.2％～25％的聚合物，所述聚合物为配成溶液后的粘度在0.1～20Pa·S之间的聚合物。
2.如权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料为β-磷酸三钙陶瓷材料。
3.如权利要求1所述的陶瓷材料，其特征在于，所述的聚合物包括明胶、胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸、藻酸盐、纤维蛋白凝胶、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸或其组合。
4.如权利要求1至3任意一项所述的陶瓷材料，其特征在于，用包括以下步骤的方法制备：
(a)将所述陶瓷材料浸入0.5～20％(w/v)的粘度为0.1～20Pa·S的聚合物溶液中，得到表面被聚合物溶液浸润的陶瓷材料；其中所述聚合物溶液中所含聚合物与陶瓷材料的质量比为0.003～0.3；
(b)将步骤(a)得到的浸润陶瓷材料取出，滤干，干燥，即获得表面修饰的陶瓷材料。
5.一种如权利要求1所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将所述陶瓷材料浸入0.5～20％(w/v)的粘度为0.1～20Pa·S的聚合物溶液中，得到表面被聚合物溶液浸润的陶瓷材料；其中所述聚合物溶液中所含聚合物与陶瓷材料的质量比为0.003～0.3；
(b)将步骤(a)得到的浸润陶瓷材料取出，滤干，干燥，即获得表面修饰的陶瓷材料。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(a)所述的聚合物包括明胶、胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸、藻酸盐、纤维蛋白凝胶、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、聚乳酸或聚羟基乙酸。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(a)中的聚合物溶液还加入促进成骨生长的生物因子，所述生物因子选自骨形态发生蛋白、骨连接素、骨钙化素、骨胳连接因子或其组合，所述生物因子与聚合物的质量比为0.00625～0.1μg/mg。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(b)得到的陶瓷材料再进行步骤(a)和步骤(b)1～5次，得到表面修饰的陶瓷材料。
9.一种组织工程化移植物，其特征在于，所述的移植物含有权利要求1所述的多孔陶瓷材料和接种于所述陶瓷材料的干细胞，所述干细胞选白骨髓基质干细胞或脂肪干细胞，并且所述干细胞的接种量为2×106-5×107个细胞/cm3多孔陶瓷材料。
10.如权利要求1所述的多孔陶瓷材料的用途，其特征在于，用作制备骨移植物的支架。
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