CN213099717U - 一种具有互通微通道的牙槽骨再生材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有互通微通道的牙槽骨再生材料，包括：牙槽骨再生材料主体和包覆牙槽骨再生材料主体的外壁；牙槽骨再生材料主体包括具有蜂窝状三维多孔结构的内层支架，该内层支架由若干个呈蜂窝状的腔室组成，腔室的孔壁均具有微纳多孔结构；还包括填充、包裹于所述内层支架的内、外表面的生物陶瓷层，该生物陶瓷层具有微纳多孔结构；内层支架中还设有若干沿长度方向贯通牙槽骨再生材料主体的微通道。本实用新型公开的具有微通道的牙槽骨再生材料，生物力学性能优异，具有梯度降解性能，在降解过程中保证再生材料的生物力学性能；骨传导性好，再生时间短且再生后的骨质量结构稳固；且具有缓释抗菌功能，有效地减少了潜在的炎症反应。

Description

一种具有互通微通道的牙槽骨再生材料

技术领域

本实用新型涉及骨再生材料领域，尤其涉及一种具有互通微通道的牙槽骨再生材料。

背景技术

牙槽骨缺损在临床中十分常见，由于拔牙窝感染、外伤、牙周病等引起的牙槽骨缺损，多生牙、埋伏牙以及错位牙拔除也常会造成骨缺损，这些情况均会造成牙齿移动区的骨量不足，极大地增加了种植牙修复的风险，降低了手术成功率，成为了种植牙修复的主要障碍。种植修复成功的关键是缺失牙局部区要有足够的牙槽骨量。因此，对牙槽骨缺损进行再生修复，使其高度和宽度均能满足种植的需求具有重要意义。

目前，临床关于牙槽骨缺损的修复方法主要是采用自体骨、异体骨或人工骨的移植来引导或诱导新骨再生，维持了生物学特性以及成骨空间，从而达到修复牙槽骨缺损的目的。但是，自体骨移植存在来源有限，造成二次创伤等诸多问题；异体骨移植尚不能完全克服移植后的免疫排斥反应，有潜在的病源传播危险。因此，研究者们开发了各种人工骨修复材料如不锈钢支架、羟基磷灰石、生物玻璃等，人工骨修复或替代材料虽然具有一定的临床效果，但仍存在很多缺点。

现有的牙槽骨再生材料生物力学性能不理想，生物材料的降解速度与成骨不匹配，骨传导性差，再生后骨质量与自身不匹配等缺点；而且，再生耗时长且存在潜在的炎症反应影响骨再生。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型公开了一种具有互通微通道的牙槽骨再生材料，生物力学性能优异，具有梯度降解性能，在降解过程中保证再生材料的生物力学性能；骨传导和骨诱导性好，再生时间短且再生后的骨质量结构稳固；且具有缓释抗菌功能，有效地减少了潜在的炎症反应。

具体技术方案如下：

一种具有互通微通道的牙槽骨再生材料，包括：

牙槽骨再生材料主体和包覆所述牙槽骨再生材料主体的外壁；

所述牙槽骨再生材料主体包括内层支架；

所述内层支架具有蜂窝状三维多孔结构，由若干个呈蜂窝状的腔室组成，所述腔室的孔壁均具有微纳多孔结构；

所述牙槽骨再生材料主体还包括填充、包裹于所述内层支架的内、外表面的生物陶瓷层，所述生物陶瓷层具有微纳多孔结构；

所述内层支架中还设有若干沿长度方向贯通所述牙槽骨再生材料主体的微通道。

所述外壁为具有生物相容性的抗菌层，具有缓释抗菌功能，有效地减少了潜在的炎症反应；此外，该抗菌层与牙周组织的生物相容性好，易于促进牙槽骨再生和功能重建。优选的，所述外壁的厚度为10～500μm。

所述内层支架具有蜂窝状三维多孔结构，作为牙槽骨再生材料中最关键的部件，具有良好的生物力学性能，为细胞的生长、增殖、分化提供环境条件，在保证力学性能的前提下，蜂窝状三维多孔结构可以增大再生材料的比表面积，能有效促进细胞黏附，为细胞的黏附、迁移、增殖与分化提供了优质的微环境。

优选的，单个腔室的孔径D为800～2000μm，所述孔壁具有微纳多孔结构，孔径大小为50～400μm，孔壁的壁厚h为200～1000μm。

所述内层支架的整体形状和尺寸与牙槽骨缺损区的长度、高度和宽度相匹配。

优选的，所述内层支架的材质选自可生物降解的高分子材料，具体包括：聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚醚醚酮、聚酰胺等中的至少一种。

所述内层支架的内、外表面还填充、包裹有生物陶瓷层，所述生物陶瓷层具有微纳多孔结构。优选的，所述生物陶瓷层的厚度为150～1500μm，所述生物陶瓷层中微纳多孔结构的孔径大小为150～500μm。

所述生物陶瓷层的主要成分包括生物陶瓷和高分子聚合物，由两者交联组成。所述生物陶瓷选自羟基磷灰石和/或磷酸钙，所述高分子聚合物选自胶原蛋白、明胶、天然多糖聚合物等等。优选的，根据对该牙槽骨再生材料的具体要求，还可在所述生物陶瓷层上接种细胞，如骨髓间充质干细胞、成骨细胞、成神经细胞等等，或者在其上负载生长因子等等。根据上述设计，所述生物陶瓷层能有效促进细胞黏附，提高细胞存活增殖能力，增强骨源性碱性磷酸酶活性以及刺激成骨相关基因表达。

所述牙槽骨再生材料主体采用填充、包裹有生物陶瓷层的高分子内层支架，为两种不同材料，使其具有梯度降解性能；降解的过程中，内层支架能保证再生材料的生物力学性能，具有较强的抗冲击能力和韧性；外层的生物功能化的生物陶瓷材料具有较强的强度和硬度，且生物相容性好，可促进细胞的粘附、增殖和分化，具有良好的骨引导和骨诱导作用，加快骨长入速度。

所述内层支架中还设有若干沿长度方向贯通所述牙槽骨再生材料主体的微通道。通过设置的若干微通道，一方面，有利于血液流通，为体液微循环、氧气和营养物质的供给以及代谢产物排出提供良好的微环境；另一方面，还为成骨细胞提供骨再生空间，能够促进骨组织的长入和骨组织之间交叉结合，从而形成更加稳固的再生骨结构。

优选的，每个腔室内设有一个微通道，所述微通道位于所述腔室的中心。所述微通道与所述腔室的内壁之间填充有生物陶瓷层。

所述微通道的横截面呈圆形、正方形、五边形、六边形或无规则形状；优选的，所述微通道的横截面呈圆形，此时的微通道整体上呈圆柱形。微通道呈圆柱形，该结构受力均匀生物力学性能能满足牙槽骨再生需求，圆柱形结构利于液体流动促进微循环及新生骨传组织的长入。进一步优选，所述横截面对应的圆形的孔径d为300～500μm，有利于促进微循环为牙槽骨再生提供必要的营养物质及代谢物的排泄，进而促进骨质形成。

优选的，所述牙槽骨再生材料的形状为正方体形、圆柱形或个性化定制的任一形状。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型公开了一种具有微通道的牙槽骨再生材料，包括牙槽骨再生材料主体，通过在牙槽骨再生材料主体外表面包覆一层具有生物相容性的抗菌层，具有缓释抗菌功能，有效地减少了潜在的炎症反应；

该牙槽骨再生材料主体由高分子内层支架与填充、包裹于其内、外表面的生物陶瓷层两种不同材料组成，具有梯度降解性能，在保证再生材料的生物力学性能的同时，还具有良好的骨引导和骨诱导作用，加快骨长入速度；

该牙槽骨再生材料主体上还设有沿其长度方向贯通设置的若干微通道，该若干微通道与生物陶瓷层的微纳多孔结构的设计，更利于血液流通，为体液微循环、氧气和营养物质的供给以及代谢产物排出提供良好的微环境，同时贯通的多孔孔隙结构为成骨细胞提供骨再生空间，能够促进骨组织的长入和骨组织之间交叉结合，从而形成更加稳固的再生骨结构。

该牙槽骨再生材料生物力学性能好，在牙拔除后即可直接种植，不需要再次处理，再生骨与原生骨相容性好。

附图说明

图1为本实用新型公开的具有互通微通道的牙槽骨再生材料的横截面的结构示意图；

图2为牙槽骨再生材料主体的结构示意图；

图中，1-牙槽骨再生材料主体；2-外壁；

11-内层支架、12-生物陶瓷层；

111-腔室，112-微通道。

具体实施方式

下面结合附图1～2对本实用新型进行详细说明。

如附图1所示，本实用新型公开的具有互通微通道的牙槽骨再生材料，包括牙槽骨再生材料主体1和包覆在该牙槽骨再生材料主体1外表面的外壁2。该牙槽骨再生材料呈圆柱状，尺寸为Ф10mm×高度5mm。

如附图2所示，牙槽骨再生材料主体1包括内层支架11与填充、包裹于内层支架11内、外表面的生物陶瓷层12。牙槽骨再生材料主体1由两种不同材料组成，具有梯度降解性能，在保证再生材料的生物力学性能的同时，还具有良好的骨引导和骨诱导作用，加快骨长入速度。

内层支架11具有蜂窝状三维多孔结构，由7个呈蜂窝状的腔室111组成，单个腔室的孔径D为1400μm，每个腔室111的孔壁均具有微纳多孔结构，孔径大小为200～300μm，孔壁的壁厚h为300μm。内层支架11选自可生物降解的高分子材料，该内层支架能保证再生材料的生物力学性能，具有较强的抗冲击能力和韧性。

生物陶瓷层12具有微纳多孔结构，该生物陶瓷层12填充于内层支架11具有微纳多孔结构的孔壁内，并包裹于各个腔室111的孔壁的内、外两侧，该生物陶瓷层12的孔径大小为200～300μm，厚度为500μm。生物陶瓷层12微纳多孔结构的设计能有效促进细胞黏附，提高细胞存活增殖能力，增强骨源性碱性磷酸酶活性以及刺激成骨相关基因表达，同时为成骨细胞提供骨再生空间，促进骨组织的长入和骨组织之间交叉结合，从而形成更加稳固的再生骨结构。

每个腔室111内还设有一个微通道112，该微通道112呈圆柱形，横截面的直径d为400μm。该微通道112位于每个腔室111的中心，微通道112与每个腔室111的内壁间即包裹有生物陶瓷层12。微通道112的设计，一方面有利于血液流通，为体液微循环、氧气和营养物质的供给以及代谢产物排出提供良好的微环境；另一方面，还为成骨细胞提供骨再生空间，能够促进骨组织的长入和骨组织之间交叉结合，从而形成更加稳固的再生骨结构。

该牙槽骨再生材料主体1外表面的外壁2为具有生物相容性的抗菌层，厚度为200μm，通过在牙槽骨再生材料主体1外表面包覆一层具有生物相容性的抗菌层，具有缓释抗菌功能，有效地减少了潜在的炎症反应。

本实用新型公开的具有互通微通道的牙槽骨再生材料的制备工艺如下：

以NaCl作致孔剂将高分子聚合物溶解导入预制模具，冷冻干燥、用三蒸水洗掉NaCl得到具有蜂窝状三维多孔结构的内层支架11；将有蜂窝状三维多孔结构的内层支架11放入底部带有圆柱阵列的模具中，再将用于制备生物陶瓷层12的原料倒入上述模具中，冷冻干燥，用戊二醛交联并用三蒸水洗涤去除戊二醛，二次冻干得到牙槽骨再生材料主体1。最后在牙槽骨再生材料主体1的表面包覆一层抗菌层，即得到牙槽骨再生材料。

本实用新型公开的具有互通微通道的牙槽骨再生材料的工作过程：

根据牙槽骨缺损区的几何形状和尺寸，加工牙槽骨再生材料使之与牙槽骨缺损区相匹配，将该牙槽骨再生材料置于牙槽骨缺损区，既增强了生物陶瓷促进牙槽骨修复的理化性能，又能为牙槽骨组织修复提供互通的三维多孔微环境。贯通该牙槽骨再生材料主体的微通道有利于血液流通，为体液微循环、氧气和营养物质的供给以及代谢产物排出提供良好的微环境；多级孔结构增大了内层支架的比表面积，能有效促进细胞黏附，为骨髓间充质干细胞的粘附、迁移、增殖与分化提供了优质的微环境；同时贯通的多孔孔隙结构为成骨细胞提供骨再生空间，能够促进骨组织的长入和骨组织之间交叉结合，从而形成更加稳固的再生骨结构。

Claims (9)

1.一种具有互通微通道的牙槽骨再生材料，其特征在于，包括：

牙槽骨再生材料主体和包覆所述牙槽骨再生材料主体的外壁；

所述牙槽骨再生材料主体包括内层支架；

所述内层支架具有蜂窝状三维多孔结构，由若干个呈蜂窝状的腔室组成，所述腔室的孔壁均具有微纳多孔结构；

所述牙槽骨再生材料主体还包括填充、包裹于所述内层支架的内、外表面的生物陶瓷层，所述生物陶瓷层具有微纳多孔结构；

所述内层支架中还设有若干沿长度方向贯通所述牙槽骨再生材料主体的微通道。

2.根据权利要求1所述的具有互通微通道的牙槽骨再生材料，其特征在于，所述外壁为具有生物相容性的抗菌层，厚度为10～500μm。

3.根据权利要求1所述的具有互通微通道的牙槽骨再生材料，其特征在于，单个腔室的孔径D为800～2000μm，孔壁的壁厚h为200～1000μm，孔径大小为50～400μm。

4.根据权利要求1所述的具有互通微通道的牙槽骨再生材料，其特征在于，所述内层支架选自可生物降解的高分子材料。

5.根据权利要求1所述的具有互通微通道的牙槽骨再生材料，其特征在于，所述生物陶瓷层的厚度为150～850μm，所述生物陶瓷层中微纳多孔结构的孔径大小为150～500μm。

6.根据权利要求1所述的具有互通微通道的牙槽骨再生材料，其特征在于，每个腔室内设有一个微通道，所述微通道位于所述腔室的中心。

7.根据权利要求6所述的具有互通微通道的牙槽骨再生材料，其特征在于，所述微通道的横截面呈圆形、正方形、五边形、六边形或无规则形状。

8.根据权利要求6所述的具有互通微通道的牙槽骨再生材料，其特征在于，所述微通道的横截面为圆形，孔径d为300～500μm。

9.根据权利要求1所述的具有互通微通道的牙槽骨再生材料，其特征在于，所述牙槽骨再生材料的形状为个性化定制的任一形状。

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