一種具有生物活性的顱骨修復(fù)假體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種顱骨修復(fù)假體及其制備方法，尤其涉及一種具有生物活性的顱骨修復(fù)假體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)人的頭部出現(xiàn)外傷、顱內(nèi)感染和腫瘤、腦水腫和顱內(nèi)高壓、顱骨畸形等疾病時(shí)就需要開顱手術(shù)，易造成顱骨缺損，顱骨缺損后使腦組織失去保護(hù)，影響患者的生活質(zhì)量，為了使腦組織不受外力傷害、不影響顱骨的閉合性和患者的容貌美觀，需要進(jìn)行顱骨修復(fù)手術(shù)。
[0003]現(xiàn)有顱骨修復(fù)大多使用鈦網(wǎng)修復(fù)，鈦網(wǎng)具有無毒、強(qiáng)度高、良好的生物相容性和安全性的特點(diǎn)，但是隨著鈦網(wǎng)的臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，鈦網(wǎng)存在以下缺點(diǎn):
[0004](I)鈦網(wǎng)成型時(shí)會(huì)產(chǎn)生鋒利的邊緣，會(huì)刺破顱骨皮層導(dǎo)致患者不舒服甚至引起腦脊液漏和感染；
[0005](2)鈦網(wǎng)的溫度傳導(dǎo)性較強(qiáng)，不能和自體骨相融合，患者易產(chǎn)生顱內(nèi)不適；
[0006](3)鈦網(wǎng)在人體中會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，釋放重金屬離子導(dǎo)致炎癥發(fā)生，甚至可能導(dǎo)致組織壞死；
[0007](4)鈦網(wǎng)塑形較為困難，塑形后，鈦網(wǎng)回彈性較大，需要進(jìn)行多次應(yīng)力消除，操作復(fù)雜，時(shí)間長；
[0008](5)鈦網(wǎng)不能透X線，不利于術(shù)后觀察、評(píng)價(jià)。
[0009]中國專利CN101559240A公開了一種顱骨修復(fù)材料及其制備方法，該顱骨修復(fù)材料具有鈦網(wǎng)支架，鈦網(wǎng)支架上具有羥基磷灰石和二氧化鈦組成的薄膜，該薄膜具有生物活性，能夠與顱骨形成化學(xué)鍵，從而起到隔熱、隔冷等作用。該顱骨修復(fù)材料使用鈦網(wǎng)作為主體材料，然而鈦網(wǎng)表面的生物活性層產(chǎn)生的化學(xué)鍵并不牢固。
[0010]中國專利CN102302803A公開了一種聚乳酸與羥基磷灰石共混后經(jīng)過機(jī)械沖孔，90°C預(yù)熱15min后經(jīng)過多點(diǎn)無模成型壓制成的顱骨修復(fù)假體，在醫(yī)生手術(shù)時(shí)加入骨生長因子，誘導(dǎo)顱骨再生，聚乳酸則最終降解排出體外。但是該工藝沒有克服成型產(chǎn)品邊緣尺寸不準(zhǔn)確、需要人工裁剪等缺點(diǎn)。
[0011]中國專利CN103393486A公開了一種利用激光固化3D打印技術(shù)，以DSM公司生產(chǎn)的XC11122醫(yī)用光敏樹脂為原料制備的待修補(bǔ)顱骨骨瓣。雖然激光固化的3D打印技術(shù)制備的人工顱骨尺寸精確，無需二次塑性，但是固化后材料為類ABS材料，其剛性，強(qiáng)度，抗疲勞性均達(dá)不到人體骨質(zhì)要求，盡管該材料通過了美國的生物測試，但是尚無報(bào)道該材料可作為植入級(jí)別材料用于人體硬組織替換，仍需長時(shí)間臨床應(yīng)用開發(fā)。
[0012]中國專利CN102490350A公開了一種使用PEEK作為顱骨修復(fù)材料，經(jīng)過熱壓成型制備的顱骨修復(fù)假體；PEEK具有良好的生物相容性，較高的成型溫度，該專利使用其軟化溫度進(jìn)行加工成型，所成型的產(chǎn)品具有較大的內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品變形，致使產(chǎn)品尺寸發(fā)生變化，給長期植入帶來了安全隱患。而且盡管PEEK材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能，但是它是一種生物惰性材料，不利于細(xì)胞組織的粘附生長，影響了傷口愈合。
[0013]因此，如何制備一種安全、有效，機(jī)械強(qiáng)度、匹配度和生物相容性高的顱骨修復(fù)假體是目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種顱骨修復(fù)假體及其制備方法，特別是一種具有生物活性的顱骨修復(fù)假體及其制備方法。
[0015]為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0016]第一方面，本發(fā)明提供了一種具有生物活性的顱骨修復(fù)假體，所述的顱骨修復(fù)假體由內(nèi)而外依次包括未改性的顱骨修復(fù)假體層、改性的顱骨修復(fù)假體層和納米纖維膜層。
[0017]本發(fā)明中，所述未改性的顱骨修復(fù)假體層由聚芳醚酮類材料制備得到。
[0018]優(yōu)選地，所述的聚芳醚酮類材料(PAEK)為聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)或聚醚醚酮酮(PEEKK)中的任意一種或至少兩種的混合物。
[0019]本發(fā)明中，所述未改性的顱骨修復(fù)假體層上設(shè)置有若干通透孔；所述通透孔的孔徑為l-4mm，所述通透孔的孔間距為5-15mm。
[0020]本發(fā)明中，所述未改性的顱骨修復(fù)假體層的邊緣設(shè)置有若干盲孔，所述盲孔離所述未改性的顱骨修復(fù)假體層的上表面和下表面輪廓線至少1_，所述盲孔深度為0.5-2cmo
[0021]本發(fā)明中，所述通透孔和盲孔里填充有生物活性材料。
[0022]優(yōu)選地，所述生物活性材料為具有生物活性的納米纖維膜碎片和骨基質(zhì)、硫酸軟骨素、羥基磷灰石、磷酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂、氧化鋅或生物玻璃中的任意一種或至少兩種混合的混合物。
[0023]優(yōu)選地，所述具有生物活性的納米纖維膜碎片大小為0.1-lmm。
[0024]第二方面，本發(fā)明還提供了一種如本發(fā)明第一方面所述具有生物活性的顱骨修復(fù)假體的制備方法，其包括以下步驟:
[0025](I)采用選擇性激光燒結(jié)3D打印技術(shù)，以聚芳醚酮類粉末為原料制備未改性的顱骨修復(fù)假體層；
[0026](2)將步驟(I)的未改性的顱骨修復(fù)假體層浸入溶液中，在輻照下改性獲得改性的顱骨修復(fù)假體層；
[0027](3)在步驟(2)的改性的顱骨修復(fù)假體層上包覆納米纖維膜層。
[0028]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明所述具有生物活性的顱骨修復(fù)假體的制備方法，其包括以下步驟:
[0029](I)采用選擇性激光燒結(jié)3D打印技術(shù)，以聚芳醚酮類粉末為原料制備未改性的顱骨修復(fù)假體層，在所述未改性的顱骨修復(fù)假體層上設(shè)置通透孔，在所述未改性的顱骨修復(fù)假體層的邊緣設(shè)置盲孔；
[0030](2)將步驟(I)的未改性的顱骨修復(fù)假體層浸入溶液中，在輻照下改性獲得改性的顱骨修復(fù)假體層；將生物活性材料填充到改性的顱骨修復(fù)假體層的盲孔和通透孔中；
[0031](3)在步驟(2)的改性的顱骨修復(fù)假體層上包覆納米纖維膜層。
[0032]步驟(I)中所述聚芳醚酮類粉末的直徑為10_200nm。
[0033]本發(fā)明中，步驟(2)中所述溶液為甲基丙烯酸、丙烯酸或2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰膽堿中至少一種的溶液。
[0034]優(yōu)選地，所述輻照為紫外光輻照。
[0035]優(yōu)選地，所述溶液采用混合溶劑。
[0036]優(yōu)選地，所述混合溶劑按體積比包括水30-70份、醇20-30份和酮10_20份。
[0037]優(yōu)選地，所述醇為甲醇、乙醇或異丙醇中的任意一種或至少兩種的混合物，所述酮為丙酮和/或丁酮。
[0038]本發(fā)明中，步驟(3)中所述納米纖維膜層由靜電紡絲制備得到。
[0039]優(yōu)選地，所述靜電紡絲的材料為聚乳酸、聚已內(nèi)酯、聚乙交酯、聚丙交酯、聚乙丙交酯、聚氨酯、殼聚糖、海藻酸、絲素蛋白、膠原蛋白或明膠中的任意一種或至少兩種的混合物。
[0040]優(yōu)選地，所述納米纖維膜層的制備方法包括:配制靜電紡絲溶液，通過靜電紡絲技術(shù)，在改性的顱骨修復(fù)假體層上包覆納米纖維膜層，同時(shí)在靜電紡絲的過程中噴涂生物活性因子溶液。
[0041]優(yōu)選地，所述生物活性因子為血小板原生長因子、堿性成纖維細(xì)胞生長因子、骨骼生長因子、血管內(nèi)皮生長因子、結(jié)締組織生長因子或膠質(zhì)細(xì)胞生長因子中的任意一種或至少兩種的混合物。
[0042]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果:
[0043](I)本發(fā)明通過選擇性激光燒結(jié)3D打印技術(shù)制備個(gè)性化顱骨修復(fù)假體，制作速度快，尺寸精準(zhǔn)，匹配度高，節(jié)省材料；
[0044](2)本發(fā)明的顱骨修復(fù)假體選用與人體骨硬度、強(qiáng)度、重量相當(dāng)，生物相容性好的聚芳醚酮(PAEK)類材料，將其植入體內(nèi)具有可靠的安全性和有效性；
[0045](3)本發(fā)明中的顱骨修復(fù)假體可負(fù)載多種仿生支架和生物活性物質(zhì)，促進(jìn)了假體內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的交換，更有利于組織的長入；
[0046](4)本發(fā)明中的顱骨修復(fù)假體在未改性的顱骨修復(fù)假體層上設(shè)置若干個(gè)通透孔，在未改性的顱骨修復(fù)假體層的邊緣設(shè)置多個(gè)盲孔，可促進(jìn)人工骨和自體骨之間的連接，避免顱骨受到外力沖擊導(dǎo)致顱骨嵌入顱內(nèi)，造成腦組織損傷；
[0047](5)本發(fā)明的顱骨修復(fù)假體通過采用改性的顱骨修復(fù)假體層，即在未改性的顱骨修復(fù)假體層表面誘導(dǎo)接枝聚合物，不僅改善了顱骨修復(fù)假體表面的潤濕性和粘附性，而且該改性方法只影響顱骨修復(fù)假體的淺層表面，不影響其主體結(jié)構(gòu)，可使該顱骨修復(fù)假體具有穩(wěn)定的機(jī)械性能；另外，改性過程中通過選用混合溶劑法，相比傳統(tǒng)的單溶劑法，其改性的接枝率可提高5-10倍；
[0048](6)本發(fā)明的顱骨修復(fù)假體最外層采用由靜電紡絲制備的納米纖維膜層，由于電紡絲層手感柔軟，可以減少對(duì)組織的摩擦損害，同時(shí)電紡絲層具有高度的仿生結(jié)構(gòu)，能刺激組織生長。
【附圖說明】
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