納米鈣磷鹽/膠原複合支架及其製備方法與應用的製作方法

2023-05-15 00:35:01 1

專利名稱：納米鈣磷鹽/膠原複合支架及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於生物材料領域，具體地說，涉及一種納米鈣磷鹽/膠原複合支架及其 製備方法與應用。
背景技術：
日常交通事故、安全生產事故等意外事故和一些骨科疾病均會造成人體骨骼的缺 失。據推算，我國每年潛在人工骨和人工骨關節置換病例數在300萬例左右。如今，全球骨 移植材料的潛在市場達到了 6. 5億美元。每年約有400萬例病人進行骨移植手術，所使用 的移植材料45%為自體骨、40%為同種異體骨及脫鈣骨基質、15%為合成材料。骨移植已成為僅次於輸血的需求量最大的移植物。目前已使用的骨填充材料主要 有金屬、陶瓷和人工合成聚合物幾大類，近來又興起仿生材料，仿生骨填充材料也稱納米骨 填充材料，該類材料一般是以膠原、殼聚糖、瓊脂糖等為基質。雖然該類骨填充材料的力學 強度較低，但是其優良的骨誘導性和可生物降解、吸收性能使其在骨骼缺損修複方面大有 可為。通過模仿自然骨的結構與功能，從仿生學的角度設計製備骨修復材料。目前已有 少量的仿生骨產品進入了市場，但存在填充性不好，生物相容性不高以及對成骨細胞的誘 導能力低等缺陷。US 5532217報導了一種將膠原蛋白紡絲製備成膠原纖維，經礦化得到礦化膠 原纖維用於骨骼修復，但是該產品孔隙結構不好，且通過膠原蛋白紡絲得到的膠原纖維 在體內易迅速降解；中國專利200610013009. 1報導了一種將礦化膠原擠壓成型得到 骨填充材料的方法，但是該產品的孔隙率較低，不利於骨細胞的擴散與生長；中國專利 200510107942. 0將膠原蛋白與納米羥基磷灰石混合後真空冷凍乾燥得到骨填充材料，但是 用該方法製備得到的產品中的羥基磷灰石顆粒與膠原蛋白結合力很弱，容易脫落，導致生 物相容性差。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種納米鈣磷鹽/膠原複合支架及其製備方 法與應用。該方法製備的產品由具有良好生物相容性的I型膠原和鈣磷鹽構成，而且具有 良好的孔隙結構，對細胞的擴散、粘附和生長都非常有利。另外，該產品在溼態下有較高的 柔韌度，但卸掉外力後可迅速復原。本發明解決上述問題所採用的技術方案是納米鈣磷鹽/膠原複合支架的製備方 法，包括下述步驟
步驟一膠原纖維的礦化
(1)將膠原纖維分散在飽和的氫氧化鈣溶液中，攪拌使其充分溶脹得到膠原纖維分散
液；
(2)配製0.001 0. IM的磷酸鹽溶液；(3)將配製好的磷酸鹽溶液滴加到膠原纖維分散液中，在pH為9 13、溫度為0°C 400C的條件下進行礦化，完成礦化後得到礦化膠原纖維； 步驟二 多孔鈣磷鹽/膠原支架製備
(1)將膠原蛋白加入到礦化膠原纖維中，在0°C 10°C的環境下攪拌，直至得到均一的 粘稠物，其中膠原蛋白與礦化膠原纖維的質量比為1:9 9:1 ；
(2)將調勻的粘稠物注入模具，放入_20°C _80°C的環境下預凍0.5小時以上，然後將 預凍後的產品用真空冷凍乾燥機凍幹，得到海綿狀多孔材料；
步驟三交聯
(1)將得到的海綿狀多孔材料置於0.005% 0. 03%的戊二醛溶液中交聯15 120分
鍾；
(2)取出交聯後的材料用蒸餾水清洗；
(3)清洗後的材料放入_20°C _80°C的環境下冷凍0.5小時以上，然後將交聯後的產 品用真空冷凍乾燥機凍幹，得到納米鈣磷鹽-膠原複合支架。具體地，所述磷酸鹽包括磷酸鈉鹽、磷酸銨鹽、磷酸鉀鹽。所述步驟一的第(3)步驟中，加入磷酸鹽後按摩爾比計Ca:P043_為1.2 2，整個 滴加過程的時間為4 12小時，礦化後鈣磷鹽與膠原纖維的質量比為1:9 1:1。在完成礦化後應置於礦化條件下陳化12小時以上，最後以蒸餾水洗淨，0°C 10°C保存即可。所述納米鈣磷鹽/膠原複合支架的孔隙率達到98%以上且孔隙尺寸分布於5 200 μ m，孔隙之間互通。一種由上述方法製備的納米鈣磷鹽/膠原複合支架。上述方法製備的納米鈣磷鹽/膠原複合支架在作為骨科和牙科修復材料的應用 本發明的有益效果是
1、本發明方法所製備的納米鈣磷鹽/膠原複合支架的孔隙率達到95%以上(通過液體 浸潤法測得)且尺寸分布於5 200 μ m,微孔之間互通。2、本發明所得到的納米鈣磷鹽/膠原複合支架中的納米鈣磷鹽分布在膠原纖維 的內部，且鈣磷鹽中的鈣離子能與膠原中的羧酸根絡合形成結合緊密的複合物，不易脫落。3、本發明所得到的納米鈣磷鹽/膠原複合支架在浸水後能夠保持原有形態，且擠 壓後能回復到原有形態。


圖1是納米羥基磷灰石、膠原支架材料內部結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不 限於此。本實施例納米鈣磷鹽/膠原複合支架的製備方法為將納米鈣磷鹽牢固地分布於 高孔隙率的膠原海綿之中，然後成型、凍幹、交聯而得，具體包括以下步驟及工藝條件
膠原纖維、膠原蛋白均為實驗室自製且符合標準。
1、將2. Og膠原纖維分散到IOOml的飽和氫氧化鈣溶液中，攪拌使膠原纖維充分溶脹。2、將46ml，0. 03M的磷酸鈉溶液以蠕動泵滴加到膠原纖維溶脹物中，滴加速度為 0. lml/min，整個礦化過程在室溫條件下完成。3、完成礦化後的膠原纖維靜置於室溫條件下陳化M小時。4、以蒸餾水清洗礦化後的膠原纖維，直至洗出的液體呈中性。5、將膠原蛋白按照乾重的30%加入到礦化後的膠原纖維中，並在低溫的條件下攪 拌證，得到均勻的糊狀物。6、將上述均勻的混合物注入IOcmX IOcmX 0. 5cm的模具中，置於_80°C的低溫冰 箱冷凍3小時，然後將凍實的樣品用真空冷凍乾燥的方法乾燥，得到海綿狀多孔材料。7、將上述海綿狀材料浸泡於0. 03%的戊二醛溶液中交聯1小時。8、交聯後的樣品以蒸餾水充分清洗，然後再次真空冷凍乾燥。9、乾燥後的樣品進過包裝、殺菌即可用作組織工程支架。得到的樣品通過掃描電鏡觀察到的圖片如圖1，其孔隙率很高，且納米鈣磷鹽分布 於膠原纖維內部(可以通過圖1證明，掃描電鏡圖片中看不到表面有礦物質，基本分布於膠 原內部)。通過上述方法製備的納米鈣磷鹽/膠原複合支架，以灼傷法測得的材料鈣磷鹽含 量，和以甲苯浸潤法測得的孔隙率測定數據如下
權利要求
1.納米鈣磷鹽/膠原複合支架的製備方法，其特徵在於，包括下述步驟 步驟一膠原纖維的礦化(1)將膠原纖維分散在飽和的氫氧化鈣溶液中，攪拌使其充分溶脹得到膠原纖維分散液；(2)配製0.001 0. IM的磷酸鹽溶液；(3)將配製好的磷酸鹽溶液滴加到膠原纖維分散液中，在pH為9 13、溫度為0°C 400C的條件下進行礦化，完成礦化後得到礦化膠原纖維；步驟二 多孔鈣磷鹽/膠原支架製備(1)將膠原蛋白加入到礦化膠原纖維中，在0°C 10°C的環境下攪拌，直至得到均一的 粘稠物，其中膠原蛋白與礦化膠原纖維的質量比為1:9 9:1 ；(2)將調勻的粘稠物注入模具，放入-20°C _80°C的環境下預凍0.5小時以上，然後將 預凍後的產品用真空冷凍乾燥機凍幹，得到海綿狀多孔材料；步驟三交聯(1)將得到的海綿狀多孔材料置於0.005% 0. 03%的戊二醛溶液中交聯15 120分鐘；(2)取出交聯後的材料用蒸餾水清洗；(3)清洗後的材料放入_20°C _80°C的環境下冷凍0.5小時以上，然後將交聯後的產 品用真空冷凍乾燥機凍幹，得到納米鈣磷鹽-膠原複合支架。
2.根據權利要求1所述的納米鈣磷鹽/膠原複合支架的製備方法，其特徵在於，所述磷 酸鹽包括磷酸鈉鹽、磷酸銨鹽、磷酸鉀鹽。
3.根據權利要求1所述的納米鈣磷鹽/膠原複合支架的製備方法，其特徵在於，所述步 驟一的第(3)步驟中，加入磷酸鹽後按摩爾比計Ca:P043_為1. 2 2，整個滴加過程的時間 為4 12小時，礦化後鈣磷鹽與膠原纖維的質量比為1:9 1:1。
4.根據權利要求1或3所述的納米鈣磷鹽/膠原複合支架的製備方法，其特徵在於，在 完成礦化後應置於礦化條件下陳化12小時以上，最後以蒸餾水洗淨，0°C 10°C保存即可。
5.根據權利要求1或3所述的納米鈣磷鹽/膠原複合支架的製備方法，其特徵在於，所 述納米鈣磷鹽/膠原複合支架的孔隙率達到98%以上且孔隙尺寸分布於5 200 μ m,孔隙 之間互通。
6.一種由上述方法製備的納米鈣磷鹽/膠原複合支架。
7.上述方法製備的納米鈣磷鹽/膠原複合支架在作為骨科和牙科修復材料的應用。
全文摘要
本發明公開了一種納米鈣磷鹽/膠原複合支架極其製備方法與應用。該方法將納米鈣磷鹽牢固地分布於高孔隙率的膠原海綿之中，然後成型、凍幹、交聯而得。該方法製備的納米鈣磷鹽/膠原複合支架可以作為骨科和牙科修復材料應用。本發明方法所製備的納米鈣磷鹽/膠原複合支架的孔隙率達到98%以上且尺寸分布於5～200μm，微孔之間互通；納米鈣磷鹽/膠原複合支架中的納米鈣磷鹽分布在膠原纖維的內部，不易脫落；在浸水後能夠保持原有形態，且擠壓後能回復到原有形態。
文檔編號A61K6/02GK102085392SQ20111003118
公開日2011年6月8日 申請日期2011年1月28日 優先權日2011年1月28日
發明者王松, 龔彥銘 申請人:成都維德醫療器械有限責任公司