一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨及其製備方法
2023-05-03 09:12:36
專利名稱：一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨及其製備方法
技術領域：
本發明屬於醫用生物材料技術領域，尤其是涉及一種生物活性可 降解羥基磷灰石人工骨及其製備方法。
背景技術：
骨缺損的病人在骨科患者中佔有很高的比例，這類病人無法通過 肌體自身恢復機制修復缺損，因此必須進行骨移植治療。目前，主要 應用於臨床骨缺損修復的方法有自體骨移植和異體骨移植，但自體骨 移植存在材料來源有限、供骨部位的損傷以及塑形困難等問題；異體 骨移植也有潛在的疾病傳播隱患以及移植排斥反應等嚴重後果，因此 無論自體骨移植還是異體骨移植均無法完全滿足需求，而移植材料的 嚴重短缺則成為困擾了骨科醫生和患者幾十年的難題，臨床迫切呼喚 一種安全、高效、廉價、來源充足且便於操作和保存的骨移植替代物 的出現。
理想的骨移植替代物，需要同時具備骨傳導和骨誘導活性。珊瑚 和由珊瑚衍生而成的羥基磷灰石材料擁有與人體骨相似的孔隙結構， 作為支架材料被廣泛用於骨缺損的填充，因其具有良好三維立體結構 和生物力學性能，因此表現出優秀的骨傳導活性，但新生骨的誘導能 力不足，成骨過程緩慢，尤其對於大截段骨缺損和大面積骨缺損無法 取得滿意的療效。另外，珊瑚主要成分CaC03，植入體內很快被降解， 不足以維持整個成骨過程，而羥基磷灰石在體內降解速度極慢，影響自身組織的替代；骨形成蛋白-2是肌體內擁有最強誘導骨形成能力的 細胞因子之一，骨形成蛋白-2的使用可以加速骨折癒合和新骨形成過 程，但骨形成蛋白-2做為小分子蛋白質，缺乏穩定的力學結構，容易 擴散，不能夠在需要成骨的區域內持續發揮骨誘導作用，因此細胞因 子雖然擁有良好的誘骨活性，單獨使用卻仍無法在骨缺損的修復過程 中發揮明顯效果。因此，對於組織工程人工骨而言，單一要素的使用 已很難滿足臨床上對骨移植替代物的需求，目前研究和應用已逐步轉 向了多要素的複合使用，以構建更有效更合理的人工骨。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，而提供一種複合人骨形 成蛋白-2成熟肽的生物活性可降解羥基磷灰石人工骨及其製備方法。 本發明的目的通過下述方法得以實現
一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨，該人工骨由以下組成成 分組成支架材料、誘骨活性細胞因子、緩釋劑，其中所述的支架材 料為可降解羥基磷灰石；所述的誘骨活性細胞因子為重組人骨形成蛋
白-2成熟肽，所述的緩釋劑包含膠原、纖聯蛋白、透明質酸、殼聚糖、 幾丁質、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或者多種。
所述的誘骨活性因子的濃度為0.5 5mg/cm3。
所述的緩釋劑的濃度為0.1 0.5%。 一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨的製備方法，由以下步驟組 成
(1)、熱液不完全交換法製備可降解羥基磷灰石的製備熱液不完全交換法製備可降解羥基磷灰石取珊瑚進行切割打磨， 製備成所需尺寸、形狀，先用超聲清洗，後用流水衝洗，清洗乾淨後，
放入烘箱在5(TC 10(TC下乾燥3 4h，然後與(NH4)2HP04放入高壓 反應釜，反應12小時，之後用去離子水煮沸4小時，每半小時換去 離子水一次，去除無機離子，再用Y射線照射消毒，最後乾燥分裝西 林瓶；
(2) 、重組人骨形成蛋白-2成熟肽與緩釋劑複合配製 大腸桿菌表達系統生產的重組人骨形成蛋白-2成熟肽純化復性後
定量，配製成終濃度3 5mg/ml溶液，向其中加入0.1%~0.5%緩釋劑， 低溫下低速攪拌至完全溶解，溶液靜置至室溫後，以0.22um濾膜將 溶液進行過濾，消毒容器收集，成為重組人骨形成蛋白-2成熟肽與緩 釋劑的均勻溶液；
(3) 、複合人骨形成蛋白-2成熟肽與可降解羥基磷灰石複合 根據可降解羥基磷灰石材料大小按照1 5mg/cm3加入重組人骨
形成蛋白-2成熟肽與緩釋劑的混合液，低溫負壓使重組人骨形成蛋白 -2成熟肽與緩釋劑的混合液充分進入可降解羥基磷灰石孔隙內，-30 "C以下抽真空冷凍乾燥，密封，-20"長期保存。
所述的步驟(1)中珊瑚與(NH4)2HP04的比例為95% 75%: 5% 25%。
所述的步驟(1)中反應釜的溫度為270。C 280。C，壓力為4 9 MPa，製得的可降解羥基磷灰石空隙率為35% 45%，孔徑為80 200腦。所述的步驟(2)中低溫溫度為2-C 6-C,低速攪拌轉速為50 150轉/min。
所述的步驟(3)中低溫溫度為1 5°C，負壓為-0.01 -0.05MPa。 本發明有益效果本發明所得複合人骨形成蛋白-2成熟肽的生物活性 可降解羥基磷灰石人工骨，具有以下突出優點
1、 本發明所得複合人骨形成蛋白-2成熟肽的生物活性可降解羥 基磷灰石人工骨，同時具備良好的骨傳導活性和骨誘導活性，既擁有 羥基磷灰石做為支架材料的良好生物力學特性、與自體骨相似的孔隙 結構和很好的組織相容性，又能夠充分發揮骨形成蛋白-2的誘導新生 骨形成的能力。擁有良好的骨缺損修復能力，是一種理想的骨移植替 代物。
2、 本發明所得複合人骨形成蛋白-2成熟肽的生物活性可降解羥 基磷灰石人工骨，所使用的支架材料為可降解羥基磷灰石，與傳統羥 基磷灰石材料不同，該材料可在體內逐漸降解，最終被自體骨組織所 替代，降解產物可被自身成骨過程所利用，並且降解速度與自身成骨 過程能夠保持同步。
3、 本發明所得複合人骨形成蛋白-2成熟肽的生物活性可降解羥 基磷灰石人工骨'，其中骨形成蛋白-2成熟肽首先與緩釋劑相複合，在 植入體內後骨形成蛋白-2成熟肽能夠被緩慢釋放，從而不易流失能夠
在新骨形成局部長期作用，促進缺損區域局部新骨快速形成。
4、 本發明所得複合人骨形成蛋白-2成熟肽的生物活性可降解羥 基磷灰石人工骨，為複合凍乾產品，可以在一2(TC保存3年以上，4'C保存2年以上，室溫保存1.5年以上，普適性廣，便於操作和運輸。
具體實施例方式
為了更好的理解本發明，現結合具體實施例和實例進行詳盡的闡
述；
實施例1
一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨，由以下組成成分組成 支架材料、誘骨活性細胞因子、緩釋劑，其中所述的支架材料為可降 解羥基磷灰石；所述的誘骨活性細胞因子為重組人骨形成蛋白-2成熟 肽，複合濃度為2mg/cm3;所述的緩釋劑為濃度為0.3%膠原。
一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨的製備方法，由以下步驟 組成
(1) 、熱液不完全交換法製備可降解羥基磷灰石的製備 取珊瑚進行切割打磨，製備成所需尺寸、形狀，先超聲清洗，後用流 水衝洗20分鐘，以去除珊瑚表面和內部孔隙中有機成分和珊瑚碎屑， 清洗乾淨後，放入烘箱在6(TC下乾燥4h，然後取100克處理好的珊 瑚與8.1克的(NH4)2HP04與1L去離子水一起放入2L的高壓反應釜， 在溫度為28(TC，壓力為7MPa下，反應12小時，取出產品，之後 用去離子水煮沸4小時，每半小時換去離子水一次，去除無機離子， 再用Y射線照射消毒，最後乾燥分裝西林瓶；
(2) 、重組人骨形成蛋白-2成熟肽與緩釋劑複合配製 大腸桿菌表達系統生產的重組人骨形成蛋白-2成熟肽純化復性
後定量為100ml，配製成終濃度4mg/ml溶液，向其中加入0.3%膠原，低溫溫度為4'C，低速攪拌轉速為100轉/min攪拌至完全溶解，溶液 靜置至室溫後，以0.22!1111濾膜將溶液進行過濾，消毒容器收集，成 為重組人骨形成蛋白-2成熟肽與緩釋劑的均勻溶液；
(3)、複合人骨形成蛋白-2成熟肽與可降解羥基磷灰石複合 根據可降解羥基磷灰石材料大小按照2mg/cm3加入重組人骨形成蛋 白-2成熟肽與緩釋劑的混合液，並將其放入無菌真空乾燥器中，4 °C 條件下抽吸10分鐘，使人骨形成蛋白-2成熟肽與緩釋劑的複合溶液 完全被吸入長方體可降解羥基磷灰石中。將該盛有可降解羥基磷灰石 和人骨形成蛋白-2成熟肽複合物的西林瓶轉移至凍幹機內，一35'C真 空冷凍乾燥，真空加塞，並以鋁塑蓋密封。產品一20'C保存。 實施例2
一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨，由以下組成成分組成 支架材料、誘骨活性細胞因子、緩釋劑其中所述的支架材料為可降解 羥基磷灰石；所述的誘骨活性細胞因子為重組人骨形成蛋白-2成熟 肽，複合濃度為3mg/cm3;所述的緩釋劑為濃度為0.4%透明質酸。
其製備方法與實施例l相同。 本發明的應用實例
取成年紐西蘭種大白兔6隻，在其顱骨頂端人為製造一個直徑1.5 釐米的圓形缺損區，實驗組植入按照實施例1和3所製得的，打磨成 薄片形狀的直徑約1.5釐米的複合人骨形成蛋白-2成熟肽的生物活性 可降解羥基磷灰石人工骨，術後進行縫合，3個月後再次進行手術， 觀察癒合情況，實驗組顱骨缺損癒合良好，對照組缺損區無新骨形成。取下新生骨組織，X射線觀察可見複合人骨形成蛋白-2成熟肽的生 物活性可降解羥基磷灰石人工骨修復的顱骨缺損區域內有大量新骨 形成，新生骨與周圍骨組織融合良好，複合人骨形成蛋白-2成熟肽的
生物活性可降解羥基磷灰石人工骨填充區域內，邊緣區域的可降解羥 基磷灰石支架材料已全部被吸收由新生骨組織所替代，僅中心區域內 尚有零星材料殘留，康復效果好。
權利要求
1、一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨，其特徵在於該人工骨由以下組成成分組成支架材料、誘骨活性細胞因子、緩釋劑，其中所述的支架材料為可降解羥基磷灰石；所述的誘骨活性細胞因子為重組人骨形成蛋白-2成熟肽，所述的緩釋劑包含膠原、纖聯蛋白、透明質酸、殼聚糖、幾丁質、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或者多種。
2、 根據權利要求1所述的一種生物活性可降解羥基磷灰石人工 骨，其特徵在於所述的誘骨活性因子的濃度為0.5 5mg/cm3。
3、 根據權利要求1所述的一種生物活性可降解羥基磷灰石人工 骨，其特徵在於所述的緩釋劑的濃度為0.1 0.5%。
4、 一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨的製備方法，其特徵 在於由以下步驟組成(1) 、熱液不完全交換法製備可降解羥基磷灰石的製備 取珊瑚進行切割打磨，製備成所需尺寸、形狀，先用超聲清洗，後用流水衝洗，清洗乾淨後，放入烘箱在50。C 100。C下乾燥3 4h， 然後與(NH4)2HP04放入高壓反應釜，反應12小時，之後用去離子水 煮沸4小時，每半小時換去離子水一次，去除無機離子，再用Y射 線照射消毒，最後乾燥分裝西林瓶；(2) 、重組人骨形成蛋白-2成熟肽與緩釋劑複合配製 大腸桿菌表達系統生產的重組人骨形成蛋白-2成熟肽純化復性後定量，配製成終濃度3 5mg/ml溶液，向其中加入0.1%~0.5%緩釋 劑，低溫下低速攪拌至完全溶解，溶液靜置至室溫後，以0.22 um濾膜將溶液進行過濾，消毒容器收集，成為重組人骨形成蛋白-2成 熟肽與緩釋劑的均勻溶液；(3)、複合人骨形成蛋白-2成熟肽與可降解羥基磷灰石複合 根據可降解羥基磷灰石材料大小按照1 5mg/cm3加入重組人骨 形成蛋白-2成熟肽與緩釋劑的混合液，低溫負壓使重組人骨形成蛋 白-2成熟肽與緩釋劑的混合液充分進入可降解羥基磷灰石孔隙內， -3(TC以下抽真空冷凍乾燥，密封，-20°0:長期保存。
5、 根據權利要求4所述的一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨的製備方法，其特徵在於所述的步驟(1)中珊瑚與(NH4)2HP04的比例為95°/。 75% : 5% 25%。
6、 根據權利要求4所述的一種生物活性可降解羥基磷灰石人工 骨的製備方法，其特徵在於所述的步驟(1)中反應釜的溫度為270 °C 280°C，壓力為4 9 MPa，製得的可降解羥基磷灰石空隙率為 35% 45%，孔徑為80 200nm。
7、 根據權利要求4所述的一種生物活性可降解羥基磷灰石人工 骨的製備方法，其特徵在於所述的步驟(2)中低溫溫度為2t: 6 'C ，低速攪拌轉速為50 150轉/min。
8、 根據權利要求4所述的一種生物活性可降解羥基磷灰石人工 骨的製備方法，其特徵在於所述的步驟(3)中低溫溫度為1 5 °C，負壓為-0.01 -0.05MPa。
全文摘要
一種微膠囊食品防腐劑。本發明屬於醫用生物材料技術領域，尤其是涉及一種生物活性可降解羥基磷灰石人工骨及其製備方法，以可降解羥基磷灰石為支架材料，並在其上複合了具有強誘骨活性的細胞因子人骨形成蛋白-2成熟肽。該材料是以天然珊瑚為原料，通過水熱反應所獲得，並通過控制反應程度實現了降解時間的可控，該人工骨體內降解時間為一年，珊瑚羥基磷灰石作為植骨材料具有極好的骨傳導活性，再複合了具有強誘骨活性的人骨形成蛋白-2成熟肽，使得該人工骨同時具備了促使新骨再生所需的骨傳導和骨誘導活性，能加快骨癒合，並在自體骨形成的過程中被逐步吸收，具有非常顯著的骨移植效果，是一種優秀的骨移植替代物。
文檔編號A61L27/00GK101417148SQ20071003101
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月23日 優先權日2007年10月23日
發明者孫家駒, 毅 李, 筴文奎, 勤 蒲, 郭希民 申請人:北京天九藥業有限公司