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編號：

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

領域： 生物醫用

成果形式：

投資額： 萬

案例數： 5家以上

技術階段： 小批量階段

合作方式： 技術轉讓,技術入股

羥基磷灰石主要作為生物醫用材料，被廣泛用于骨替代材料、整形和整容外科、齒科、層析純化、補鈣劑等。其中，在骨科和齒科中的應用最為常見。現階段，隨著科學研究的不斷進行與技術的不斷進步，人們發現，脊椎動物的骨和牙中羥基磷灰石的存在形式是納米級的。相比微米級羥基磷灰石，納米級羥基磷灰石有其獨特的特性。首先，納米級羥基磷灰石尺寸更小，更容易與膠原等有機物共同自組裝成兼具優良強度和韌性的天然有機/無機復合材料，即自然骨和牙組織。其次，羥基磷灰石雖然具有優良的生物活性，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，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備，當人體其它部位需要鈣元素時，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今的研究熱點，也成為醫生、醫療器械生產企業關注的重點對象。

本團隊目前已掌握了仿生納米羥基磷灰石的批量制備方法，可實現公斤級生產。制備出的納米羥基磷灰石形狀尺寸為：長50nm×寬10nm×厚5nm的片狀，與人骨中的納米羥基磷灰石極為類似。

本團隊以仿生納米羥基磷灰石為主要原料，研發出蜂窩多孔硬骨組織修復用的組織工程支架的批量制備技術。下圖所示為骨組織工程支架的常規照片與SEM照片。可以看出，支架呈蜂窩多孔狀，經測量，支架的孔隙率可達70%以上。

經測量，骨組織工程支架的軸向抗壓強度可達25 MPa，徑向抗壓強度可達10 Mpa。在滿足孔隙結構的情況下，其優良的力學性能在文獻報道和市場的產品中屬于少見，基本能夠和人體松質骨的力學性能相當。

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50nm×寬10nm×厚5nm的片狀，且根據FT-IR檢測結果分析，證明其含有CO₃^2-，說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，軸向抗壓強度可達25 MPa，徑向抗壓強度可達10 Mpa。在滿足孔隙結構的情況下，其優良的力學性能在文獻報道和市場的產品中屬于少見，基本能夠和人體松質骨的力學性能相當。

圖2 蜂窩多孔骨組織工程支架的常規照片與SEM照片

本團隊通過SBF溶液浸泡測試骨組織工程支架的生物活性。圖3所示為浸泡一段時間后骨組織工程支架的SEM照片。可以看出，支架表面有大量的片狀和花瓣狀羥基磷灰石沉積，說明支架具有良好的生物活性。

圖3 SBF浸泡一段時間后骨組織工程支架的SEM照片

根據國家標準GB/T14233.3-2005，本團隊對制備的骨組織工程支架進行了細胞毒性實驗，結果表明，支架濃度在0.05~0.2g/ml時，細胞增殖度（RGR）均在95~110之間，細胞毒性為0級或1級。支架濃度在0.2~0.4g/ml時，細胞增殖度均在80~100之間，細胞毒性為1級。由此說明所制備的骨組織工程支架無細胞毒性。

針對該技術，目前課題組已申請如下國家發明專利：

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