一种螺旋压电支架及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115887759A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211571166.X(22)申请日2022.12.08(71)申请人广东省科学院生物与医学工程研究所地址510500广东省广州市海珠区江海大道中(原石榴岗路10号)(72)发明人林承雄周新婷袁辉露吴婷婷(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205专利代理师齐键(51)Int.Cl.A61L27/16(2006.01)A61L27/10(2006.01)A61L27/50(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种螺旋压电支架及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供一种螺旋压电支架及其制备方法和应用，所述螺旋压电支架包括至少两个层叠体，每一所述层叠体包括至少两根股线，每一所述股线包括至少两根呈螺旋状缠绕的纤维，所述纤维由包括压电复合材料，所述压电复合材料包括压电聚合物和压电陶瓷。本发明借鉴骨组织自身组成的螺旋结构及压电效应，将压电复合材料制成螺旋状交捻层叠的螺旋压电支架，该支架一方面具备空间支撑及较大的力学支撑性，另一方面压电复合材料可较好的实现支架的电刺激诱导成骨功能。CN115887759ACN115887759A权利要求书1/1页1.一种螺旋压电支架，其特征在于：包括至少两个层叠体，每一所述层叠体包括至少两根股线，每一所述股线包括至少两根呈螺旋状缠绕的纤维，所述纤维由包括压电复合材料，所述压电复合材料包括压电聚合物和压电陶瓷。2.根据权利要求1所述的螺旋压电支架，其特征在于：每一所述层叠体包括同一平面上平行或相交排列的至少两根股线。3.根据权利要求1所述的螺旋压电支架，其特征在于：所述螺旋状为双螺旋状或多螺旋状。4.根据权利要求1所述的螺旋压电支架，其特征在于：每一所述股线包括两根呈双螺旋状缠绕的纤维。5.根据权利要求1所述的螺旋压电支架，其特征在于：每一所述股线包括三根或三根以上呈多螺旋状缠绕的纤维。6.根据权利要求1所述的螺旋压电支架，其特征在于：所述纤维的平均直径为0.15mm～0.80mm。7.根据权利要求1所述的螺旋压电支架，其特征在于：同一所述纤维的缠绕间距为0.5mm～2.0mm。8.根据权利要求1所述的螺旋压电支架，其特征在于：所述压电复合材料还包括陶瓷颗粒、微纳米颗粒的至少一种。9.一种如权利要求1～8任一项所述的螺旋压电支架的制备方法，包括以下步骤：将压电复合材料制成长条纤维，再将至少两根纤维呈螺旋状缠绕形成股线，至少两根股线在排列形成层叠体，至少两个层叠体层叠形成支架后，进行电压极化，制得所述螺旋压电支架。10.一种如权利要求1～8任一项所述的螺旋压电支架在制备骨修复材料中的应用。2CN115887759A说明书1/5页一种螺旋压电支架及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于生物医学工程和生物医用材料技术领域，尤其涉及一种螺旋压电支架及其制备方法和应用。背景技术[0002]全球人口的老龄化和人均寿命的升高，加之因交通事故、恶性骨肿瘤等原因造成的骨缺损患者数量日益增多，骨修复和骨愈合的难度越来越大，且受到各种因素的影响。生物材料被认为是促进高效快速骨修复的有力工具，尤其是当前比较流行的3D打印骨修复支架、骨组织修复水凝胶及纳米材料等。人体骨组织是一种天然“压电材料”，可以将日常生活中运动产生的机械力转化为电信号。因此，研发骨修复材料，不仅要保证外观结构的修复，还可以从电刺激的方面尽可能保证生物电活性，为细胞创造适宜的环境。对于骨组织的重要组成部分，胶原和羟基磷灰石的压电性相关的电微环境在骨的各种生理特性中起着关键作用。在骨缺损愈合期间，骨组织降低的生物电位将恢复到正常水平，这表明应用电刺激恢复降低的生物电位可能是促进骨再生的有效方法。[0003]研究表明，在一定范围内，骨所受压力负荷越高，骨表面负电位越高，促进成骨细胞增殖分化的效果越强，成骨作用越强，因此长期卧床的患者和太空旅行的宇航员往往骨密度低，易患骨质疏松。同时，骨组织在受到应力时，带负电位的一面成骨细胞增殖分化能力加快，该面呈骨修复状态，带正电位一面的破骨细胞活性增强，该面呈骨吸收状态。因此，骨的压电效应在骨修复中起重要作用。[0004]骨修复压电材料主要包括压电陶瓷、压电聚合物及两者的混合物三种，其中压电陶瓷主要的优点是压电性能优异，力学性能优异，缺点是材质脆，不易加工；压电聚合物的优点是柔韧、抗冲击、易加工，生物相容性好，缺点是压电性能弱；压电陶瓷与聚合物的复合物具有易加工、压电性能强等特点。当前的压电骨修复支架主要以压电陶瓷、压电聚合物及其两者的聚合物构成，重点在于从材料学的角度对压电骨修复支架进行调控与优化，支架的结构形式较为单一。支架作为骨修复