编号：

名称： 仿生纳米羟基磷灰石以及以此为原料的蜂窝多孔骨组织工程支架的批量制备技术

领域： 生物医用

成果形式：

投资额： 万

案例数： 5家以上

技术阶段： 小批量阶段

合作方式： 技术转让,技术入股

羟基磷灰石主要作为生物医用材料，被广泛用于骨替代材料、整形和整容外科、齿科、层析纯化、补钙剂等。其中，在骨科和齿科中的应用最为常见。现阶段，随着科学研究的不断进行与技术的不断进步，人们发现，脊椎动物的骨和牙中羟基磷灰石的存在形式是纳米级的。相比微米级羟基磷灰石，纳米级羟基磷灰石有其独特的特性。首先，纳米级羟基磷灰石尺寸更小，更容易与胶原等有机物共同自组装成兼具优良强度和韧性的天然有机/无机复合材料，即自然骨和牙组织。其次，羟基磷灰石虽然具有优良的生物活性，但其降解性和其它磷酸钙盐以及高分子等可降解材料相比略差，降解周期较长，不太满足可降解生物材料的需求。但是纳米羟基磷灰石由于具有较大的比表面积，较弱的结晶性，使得其降解速率明显提高，以骨中的纳米羟基磷灰石为例，骨组织可作为人体的钙源储备，当人体其它部位需要钙元素时，骨中的羟基磷灰石可快速分解，提供钙元素。因此，纳米羟基磷灰石成为现今的研究热点，也成为医生、医疗器械生产企业关注的重点对象。

本团队目前已掌握了仿生纳米羟基磷灰石的批量制备方法，可实现公斤级生产。制备出的纳米羟基磷灰石形状尺寸为：长50nm×宽10nm×厚5nm的片状，与人骨中的纳米羟基磷灰石极为类似。

本团队以仿生纳米羟基磷灰石为主要原料，研发出蜂窝多孔硬骨组织修复用的组织工程支架的批量制备技术。下图所示为骨组织工程支架的常规照片与SEM照片。可以看出，支架呈蜂窝多孔状，经测量，支架的孔隙率可达70%以上。

经测量，骨组织工程支架的轴向抗压强度可达25 MPa，径向抗压强度可达10 Mpa。在满足孔隙结构的情况下，其优良的力学性能在文献报道和市场的产品中属于少见，基本能够和人体松质骨的力学性能相当。

1. 仿生纳米羟基磷灰石形状尺寸与人骨中的羟基磷灰石极为相似，为长50nm×宽10nm×厚5nm的片状，且根据FT-IR检测结果分析，证明其含有CO₃^2-，说明其在成分上同样为类骨羟基磷灰石。图1所示为仿生纳米羟基磷灰石的AFM照片。

图1 仿生纳米羟基磷灰石的AFM照片

2. 以该仿生纳米羟基磷灰石制备的蜂窝多孔骨组织工程支架孔隙率在70%以上，轴向抗压强度可达25 MPa，径向抗压强度可达10 Mpa。在满足孔隙结构的情况下，其优良的力学性能在文献报道和市场的产品中属于少见，基本能够和人体松质骨的力学性能相当。

图2 蜂窝多孔骨组织工程支架的常规照片与SEM照片

本团队通过SBF溶液浸泡测试骨组织工程支架的生物活性。图3所示为浸泡一段时间后骨组织工程支架的SEM照片。可以看出，支架表面有大量的片状和花瓣状羟基磷灰石沉积，说明支架具有良好的生物活性。

图3 SBF浸泡一段时间后骨组织工程支架的SEM照片

根据国家标准GB/T14233.3-2005，本团队对制备的骨组织工程支架进行了细胞毒性实验，结果表明，支架浓度在0.05~0.2g/ml时，细胞增殖度（RGR）均在95~110之间，细胞毒性为0级或1级。支架浓度在0.2~0.4g/ml时，细胞增殖度均在80~100之间，细胞毒性为1级。由此说明所制备的骨组织工程支架无细胞毒性。

针对该技术，目前课题组已申请如下国家发明专利：

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