CN215130908U - 壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型 - Google Patents
壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，包括模具本体(1)、可降解镁钙合金支架(2)、矿化胶原和壳聚糖；模具本体为立方体结构；可降解镁钙合金支架为多孔支架结构；可降解镁钙合金支架与矿化胶原、壳聚糖置于模具本体中，壳聚糖与矿化胶原充满具有微弧氧化涂层的可降解镁钙合金网的孔洞中及模具本体中，可降解镁钙合金支架外层与壳聚糖‑矿化胶原混合后并经冷冻干燥成型，形成一壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型。本实用新型结构简单，性能可靠，可减少应力屏蔽作用，并具有良好的成骨效果，可根据修复部位改变尺寸，其机械强度可维持骨再生的轮廓外形，为新生骨提供足够的空间维持。
Description
技术领域
本实用新型涉及材料科学、工程学、生物学和医学等技术领域，具体涉及一种壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，为实际医疗设备增加功能，以促进生物降解镁基复合材料的医疗设备的商业化。
背景技术
镁作为有前途的可生物降解骨科植入物因其可降解性、与骨相当的机械性、优异的生物相容性以及促进成骨的作用而受到广泛的关注。但是镁基植入物的主要缺点是它们在生理环境中的耐腐蚀性差。这种快速且不可控制的降解过程显著降低植入物的机械强度，从而导致骨再生空间的过早丧失。此外，快速降解过程中氢气的释放和植入物/骨组织界面间的微环境碱化也是镁基植入物应用于临床的主要限制。镁的合金化是解决这一缺点的主要方法。钙是人体所必需的金属元素，在体内参与着大量维持人体正常新陈代谢和生理功能的生理生化反应。钙在降解过程中形成磷酸钙，可以为骨矿化提供更适宜的局部环境。因而，镁钙合金被认为是另一种潜在的可生物降解的植骨材料。为有效提高镁合金在生理环境中的耐蚀性，保持其力学完整性，改善界面生物相容性，可以通过在镁钙合金表面进行微弧氧化以及与高分子材料复合。矿化胶原是一种与天然骨组织具有相同化学成分和微观结构的复合材料，通常由体外仿生化处理制备而成，与天然骨组织的形成过程相似，主要成分为Ⅰ型胶原蛋白和纳米级羟基磷灰石。但矿化胶原用于临界骨缺损修复时，其机械强度不足。而镁钙合金与矿化胶原两种材料之间结合强度不够较易松散，因此开发壳聚糖增强多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合材料以满足骨修复过程中良好的力学支撑，达到材料降解与骨修复再生过程相匹配，最大限度提高材料的骨诱导潜力，为颌骨缺损区域修复提供有利支撑。
实用新型内容
为了获得上述期望的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体以修复骨缺损，本实用新型设计一种充分发挥各种材料各自的性能优势，而且材料便于获得、制作方便、使用便利的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
本实用新型提供一种壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，包括模具本体、可降解镁钙合金支架、矿化胶原和壳聚糖；所述模具本体为立方体结构；所述可降解镁钙合金支架表面具有微弧氧化涂层；所述可降解镁钙合金支架为多孔支架结构；所述可降解镁钙合金支架与矿化胶原、壳聚糖置于模具本体中，壳聚糖与矿化胶原充满具有微弧氧化涂层的可降解镁钙合金网的孔洞中及模具本体中，可降解镁钙合金支架外层与壳聚糖-矿化胶原混合后并经冷冻干燥成型，形成一壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型。
优选的是，所述模具本体是长宽高均为1cm的立方体结构。
在上述任一技术方案中优选的是，所述多孔结构的可降解镁钙合金支架，孔径为0.5mm。
在上述任一技术方案中优选的是，所述壳聚糖与矿化胶原粉末按照2:1质量比混合制成壳聚糖-矿化胶原胶体溶液，胶体溶液与可降解镁钙合金支架置于模具本体中，胶体溶液通过负压技术充满多孔的可降解镁钙合金支架的孔洞中。
在上述任一技术方案中优选的是，所述壳聚糖与矿化胶原粉末按照2:1质量比混合制成的壳聚糖-矿化胶原胶体溶液中，加入0.5％乙酸溶液，通过均匀搅拌配置成0.3g/mL的胶体溶液，胶体溶液与可降解镁钙合金支架置于模具本体中，胶体溶液通过负压技术充满多孔的可降解镁钙合金支架的孔洞中。
在上述任一技术方案中优选的是，所述胶体溶液充满具有微弧氧化涂层的可降解镁钙合金网的孔洞中，充填好的可降解镁钙合金支架与壳聚糖-矿化胶原胶体溶液置于模具中，胶体溶液完全包裹镁钙合金支架并充满模具本体，经冷冻干燥成型，形成一壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型。
在上述任一技术方案中优选的是，所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型为多孔蜂窝状立方体结构。
在上述任一技术方案中优选的是，所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型根据骨缺损修复位置批量制备或个性化私人定制。
采用本实用新型的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体来修复颌骨的缺损，将壳聚糖粉末与矿化胶原粉末按照2:1质量比混合，加入0.5％乙酸溶液中搅拌均匀，配置成0.3g/mL胶体溶液，可降解多孔镁钙合金支架经微弧氧化处理后，将其与壳聚糖-矿化胶原胶体溶液置于模具中，采用负压技术将胶体溶液充满多孔镁钙合金支架孔洞及模具，使镁钙合金支架完全包裹，然后将其置于-80℃冰箱中预冻，最后利用冷冻干燥使其深度复合，最终形成立方体结构的样品。该壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型根据骨缺损修复位置批量制备或个性化私人定制。
与现有技术相比，本实用新型的上述技术方案具有如下有益效果：结构简单，性能可靠，可减少应力屏蔽作用，并具有良好的成骨效果，可根据修复部位改变尺寸；其机械强度可维持骨再生的轮廓外形，为新生骨提供足够的空间维持；镁合金和矿化胶原及壳聚糖不需要二次手术取出，降低患者痛苦和治疗费用，最后材料逐渐降解，缺损区域最终为自身骨组织所取代。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为按照本实用新型的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型的一优选实施例的外型结构示意图；
图2为按照本实用新型的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型的图1所示实施例的可降解壳聚糖-矿化胶原/多孔镁钙合金支架复合体结构示意图；
图3为按照本实用新型的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型的图1所示实施例的可降解壳聚糖-矿化胶原/多孔镁钙合金支架复合体在模具中复合的示意图；
图4为按照本实用新型的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型的图1所示实施例的外型尺寸；
图5为按照本实用新型的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型的图1所示实施例的可降解壳聚糖-矿化胶原/多孔镁钙合金支架复合体尺寸；
图6为按照本实用新型的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型的图1所示实施例的可降解壳聚糖-矿化胶原/多孔镁钙合金支架复合体在模具中复合后的整体尺寸。
附图标记：1、模具本体，2、可降解镁钙合金支架，3、壳聚糖-矿化胶原，4、微弧氧化涂层。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为了克服骨缺损修复、尤其是颌骨缺损区域修复在现有技术中所存在的问题，本实用新型实施例提出一种壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，采用可降解镁钙合金支架、矿化胶原和壳聚糖，充分发挥各种材料各自的性能优势，而且材料便于获得制作方便、使用便利的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型。
以下结合图1至3说明本实施例的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型的结构、特点和实现形式。
本实施例所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，主要包括模具本体1、可降解镁钙合金支架2、矿化胶原和壳聚糖，模具本体1为立方体结构，可降解镁钙合金支架2表面具有微弧氧化涂层(MAO)4，可降解镁钙合金支架2为多孔支架结构。可降解镁钙合金支架2与矿化胶原、壳聚糖置于模具本体1中，壳聚糖与矿化胶原充满具有微弧氧化涂层(MAO)4的可降解镁钙合金网的孔洞中及模具本体1中，可降解镁钙合金支架2外层与壳聚糖-矿化胶原3混合后并经冷冻干燥成型，形成一壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型。
本实施例所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其模具本体1是长宽高均为1cm的立方体结构。
本实施例所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其多孔结构的可降解镁钙合金支架2，孔径为0.5mm。
本实施例所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其壳聚糖与矿化胶原粉末按照2:1质量比混合制成壳聚糖-矿化胶原3胶体溶液，胶体溶液与可降解镁钙合金支架2置于模具本体1中，胶体溶液通过负压技术充满多孔的可降解镁钙合金支架2的孔洞中。
本实施例所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其壳聚糖与矿化胶原粉末按照2:1质量比混合制成的壳聚糖-矿化胶原3胶体溶液中，加入0.5％乙酸溶液，通过均匀搅拌配置成0.3g/mL的胶体溶液，胶体溶液与可降解镁钙合金支架2置于模具本体1中，胶体溶液通过负压技术充满多孔的可降解镁钙合金支架2的孔洞中。
本实施例中，胶体溶液充满具有微弧氧化涂层(MAO)4的可降解镁钙合金网的孔洞中，充填好的可降解镁钙合金支架2与壳聚糖-矿化胶原3胶体溶液置于模具本体1中，胶体溶液完全包裹镁钙合金支架2并充满模具本体1，经冷冻干燥成型，形成一壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型。
本实施例所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型为多孔蜂窝状立方体结构。
本实施例所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型根据骨缺损修复位置批量制备或个性化私人定制。
本实施例所述的壳聚糖增强可降解镁钙合金/矿化胶原复合体，将壳聚糖粉末与矿化胶原粉末按照2:1质量比混合配制成壳聚糖-矿化胶原3胶体溶液与微弧氧化处理后的多孔镁钙合金支架2置于模具本体1中，最后形成立方体结构样品，整体为长宽高均为1cm，可降解镁钙合金支架2为多孔支架结构，多孔的可降解镁钙合金支架2的孔径为0.5mm，多孔的可降解镁钙合金支架2表面具有微弧氧化涂层(MAO)4，壳聚糖与矿化胶原粉末按照2:1质量比混合制成胶体溶液，采用负压技术将胶体溶液充满多孔的镁钙合金支架2孔洞中，可降解多孔镁钙合金支架外层与壳聚糖-矿化胶原3混合后并进行冷冻干燥成型。该复合体可进行批量制备，也可根据个性化要求私人定制，实现不同位置的骨缺损修复。
采用本实施例的方案来修复颌骨缺损，目的是发挥各种材料的性能优势，既有足够的力学支撑能力，又有与骨再生相匹配的降解速率，共同促进骨组织的再生功能。而且，所述复合体模型为多孔蜂窝状立方体结构；立方体可降解镁钙合金部分有通孔且被矿化胶原填满；复合材料中的壳聚糖与矿化胶原按2:1的质量比混合配置成胶体溶液；可降解多孔镁钙合金支架与壳聚糖-矿化胶原胶体溶液通过冷冻干燥的方法深度复合。
本实施例的方案，结构简单，性能可靠，可减少应力屏蔽作用，并具有良好的成骨效果，可根据修复部位改变尺寸。其机械强度可维持骨再生的轮廓外形，为新生骨提供足够的空间维持。镁合金和矿化胶原及壳聚糖不需要二次手术取出，降低患者痛苦和治疗费用，最后材料逐渐降解，缺损区域最终为自身骨组织所取代。
在具体实施中，可以采用如图4至6实现本实施例的复合体制备，其具体尺寸包括：R＝0.5mm，A＝22cm，B＝5cm，C＝15cm，D＝12cm，E＝1cm，F＝10cm，G＝3cm。
通过本实施例所述的模型成型壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体，可以采用如下形式：首先，制备可降解多孔镁钙合金支架；然后制备复合体模具备用；将壳聚糖粉末与矿化胶原粉末按2:1质量比混合制成胶体溶液；采用负压技术将制备好的壳聚糖-矿化胶原胶体溶液充满镁钙合金支架孔洞中；最后，再将充填好的镁钙合金支架与壳聚糖-矿化胶原胶体溶液置于模具中，使胶体溶液完全包裹镁钙合金支架并充满模具，然后将其置于-80℃冰箱中预冻12h，最后冷冻干燥后取出备用。
与现有技术相比较，本实施例将壳聚糖粉末与矿化胶原粉末按照2:1质量比混合，加入0.5％乙酸溶液中搅拌均匀，配置成0.3g/mL胶体溶液，可降解多孔镁钙合金支架经微弧氧化处理后，将其与壳聚糖-矿化胶原胶体溶液置于模具中，采用负压技术将胶体溶液充满多孔镁钙合金支架孔洞及模具，使镁钙合金支架完全包裹，然后将其置于-80℃冰箱中预冻，最后利用冷冻干燥使其深度复合，最终形成立方体结构的样品。采用本实用新型实施例获得的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体来修复颌骨的缺损，具有以下突出的有益效果：
矿化胶原是纳米羟基磷灰石与Ⅰ型胶原的复合物，作为一种生物可降解性材料近年来被广泛研究并应用于临床，矿化胶原被证实其多孔结构和组成成分与天然骨微观结构相似，有利于细胞的生长和与周围营养物质的交换；
壳聚糖是一种具有黏性、良好的生物相容性、可生物降解性、成膜性和载药性的天然高分子聚合物，常作为生长因子载体和支架材料应用于骨组织工程中，是良好的增强材料的选择；
生物可降解镁钙合金由于其良好的机械强度，在与壳聚糖-矿化胶原复合后能够提供初期机械支撑作用，在受到外力刺激下，不会发生明显的材料塌陷现象，可以提供良好的机械环境，为骨再生过程提供所需要的成骨空间；
本复合材料可以根据患者缺损区需求进行塑形，且材料性能安全，无需二次手术取出，为医生在临床上手术提供方便，并能减轻患者的痛苦。
以上所述仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非是对本实用新型的范围进行限定；以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围；在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，包括模具本体、可降解镁钙合金支架、矿化胶原和壳聚糖，其特征在于：所述模具本体为立方体结构；所述可降解镁钙合金支架表面具有微弧氧化涂层；所述可降解镁钙合金支架为多孔支架结构；所述可降解镁钙合金支架与矿化胶原、壳聚糖置于模具本体中，壳聚糖与矿化胶原充满具有微弧氧化涂层的可降解镁钙合金网的孔洞中及模具本体中，可降解镁钙合金支架外层与壳聚糖-矿化胶原混合后并经冷冻干燥成型，形成一壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型。
2.如权利要求1所述的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其特征在于：所述模具本体是长宽高均为1cm的立方体结构。
3.如权利要求1所述的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其特征在于：所述多孔结构的可降解镁钙合金支架，孔径为0.5mm。
4.如权利要求1所述的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其特征在于：所述壳聚糖与矿化胶原粉末按照2:1质量比混合制成壳聚糖-矿化胶原胶体溶液，胶体溶液与可降解镁钙合金支架置于模具本体中，胶体溶液通过负压技术充满多孔的可降解镁钙合金支架的孔洞中。
5.如权利要求1所述的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其特征在于：所述壳聚糖与矿化胶原粉末按照2:1质量比混合制成的壳聚糖-矿化胶原胶体溶液中，加入0.5％乙酸溶液，通过均匀搅拌配置成0.3g/mL的胶体溶液，胶体溶液与可降解镁钙合金支架置于模具本体中，胶体溶液通过负压技术充满多孔的可降解镁钙合金支架的孔洞中。
6.如权利要求4或5所述的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其特征在于：所述胶体溶液充满具有微弧氧化涂层的可降解镁钙合金网的孔洞中，充填好的可降解镁钙合金支架与壳聚糖-矿化胶原胶体溶液置于模具中，胶体溶液完全包裹镁钙合金支架并充满模具本体，经冷冻干燥成型，形成一壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型。
7.如权利要求4或5所述的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其特征在于：所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型为多孔蜂窝状立方体结构。
8.如权利要求1所述的壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型，其特征在于：所述壳聚糖增强可降解多孔镁钙合金支架/矿化胶原复合体模型根据骨缺损修复位置批量制备或个性化私人定制。
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