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編號(hào)：

名稱： 仿生納米羥基磷灰石以及以此為原料的蜂窩多孔骨組織工程支架的批量制備技術(shù)

領(lǐng)域： 生物醫(yī)用

成果形式：

投資額： 萬(wàn)

案例數(shù)： 5家以上

技術(shù)階段： 小批量階段

合作方式： 技術(shù)轉(zhuǎn)讓,技術(shù)入股

羥基磷灰石主要作為生物醫(yī)用材料，被廣泛用于骨替代材料、整形和整容外科、齒科、層析純化、補(bǔ)鈣劑等。其中，在骨科和齒科中的應(yīng)用最為常見?，F(xiàn)階段，隨著科學(xué)研究的不斷進(jìn)行與技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)，脊椎動(dòng)物的骨和牙中羥基磷灰石的存在形式是納米級(jí)的。相比微米級(jí)羥基磷灰石，納米級(jí)羥基磷灰石有其獨(dú)特的特性。首先，納米級(jí)羥基磷灰石尺寸更小，更容易與膠原等有機(jī)物共同自組裝成兼具優(yōu)良強(qiáng)度和韌性的天然有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料，即自然骨和牙組織。其次，羥基磷灰石雖然具有優(yōu)良的生物活性，但其降解性和其它磷酸鈣鹽以及高分子等可降解材料相比略差，降解周期較長(zhǎng)，不太滿足可降解生物材料的需求。但是納米羥基磷灰石由于具有較大的比表面積，較弱的結(jié)晶性，使得其降解速率明顯提高，以骨中的納米羥基磷灰石為例，骨組織可作為人體的鈣源儲(chǔ)備，當(dāng)人體其它部位需要鈣元素時(shí)，骨中的羥基磷灰石可快速分解，提供鈣元素。因此，納米羥基磷灰石成為現(xiàn)今的研究熱點(diǎn)，也成為醫(yī)生、醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)對(duì)象。

本團(tuán)隊(duì)目前已掌握了仿生納米羥基磷灰石的批量制備方法，可實(shí)現(xiàn)公斤級(jí)生產(chǎn)。制備出的納米羥基磷灰石形狀尺寸為：長(zhǎng)50nm×寬10nm×厚5nm的片狀，與人骨中的納米羥基磷灰石極為類似。

本團(tuán)隊(duì)以仿生納米羥基磷灰石為主要原料，研發(fā)出蜂窩多孔硬骨組織修復(fù)用的組織工程支架的批量制備技術(shù)。下圖所示為骨組織工程支架的常規(guī)照片與SEM照片?？梢钥闯觯Ъ艹史涓C多孔狀，經(jīng)測(cè)量，支架的孔隙率可達(dá)70%以上。

經(jīng)測(cè)量，骨組織工程支架的軸向抗壓強(qiáng)度可達(dá)25 MPa，徑向抗壓強(qiáng)度可達(dá)10 Mpa。在滿足孔隙結(jié)構(gòu)的情況下，其優(yōu)良的力學(xué)性能在文獻(xiàn)報(bào)道和市場(chǎng)的產(chǎn)品中屬于少見，基本能夠和人體松質(zhì)骨的力學(xué)性能相當(dāng)。

1. 仿生納米羥基磷灰石形狀尺寸與人骨中的羥基磷灰石極為相似，為長(zhǎng)50nm×寬10nm×厚5nm的片狀，且根據(jù)FT-IR檢測(cè)結(jié)果分析，證明其含有CO₃^2-，說(shuō)明其在成分上同樣為類骨羥基磷灰石。圖1所示為仿生納米羥基磷灰石的AFM照片。

圖1 仿生納米羥基磷灰石的AFM照片

2. 以該仿生納米羥基磷灰石制備的蜂窩多孔骨組織工程支架孔隙率在70%以上，軸向抗壓強(qiáng)度可達(dá)25 MPa，徑向抗壓強(qiáng)度可達(dá)10 Mpa。在滿足孔隙結(jié)構(gòu)的情況下，其優(yōu)良的力學(xué)性能在文獻(xiàn)報(bào)道和市場(chǎng)的產(chǎn)品中屬于少見，基本能夠和人體松質(zhì)骨的力學(xué)性能相當(dāng)。

圖2 蜂窩多孔骨組織工程支架的常規(guī)照片與SEM照片

本團(tuán)隊(duì)通過(guò)SBF溶液浸泡測(cè)試骨組織工程支架的生物活性。圖3所示為浸泡一段時(shí)間后骨組織工程支架的SEM照片?？梢钥闯觯Ъ鼙砻嬗写罅康钠瑺詈突ò?duì)盍u基磷灰石沉積，說(shuō)明支架具有良好的生物活性。

圖3 SBF浸泡一段時(shí)間后骨組織工程支架的SEM照片

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14233.3-2005，本團(tuán)隊(duì)對(duì)制備的骨組織工程支架進(jìn)行了細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，支架濃度在0.05~0.2g/ml時(shí)，細(xì)胞增殖度（RGR）均在95~110之間，細(xì)胞毒性為0級(jí)或1級(jí)。支架濃度在0.2~0.4g/ml時(shí)，細(xì)胞增殖度均在80~100之間，細(xì)胞毒性為1級(jí)。由此說(shuō)明所制備的骨組織工程支架無(wú)細(xì)胞毒性。

針對(duì)該技術(shù)，目前課題組已申請(qǐng)如下國(guó)家發(fā)明專利：

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