可注射型鹽酸化殼聚糖/磷酸鈣骨修復材料的製備方法
2023-12-08 07:42:21 2
專利名稱：：可注射型鹽酸化殼聚糖/磷酸鈣骨修復材料的製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種可注射型鹽酸化殼聚糖/磷酸鈣骨修復材料的製備方法。屬於生物醫學工程領域的骨組織工程材料技術。
背景技術：
：骨是膠原纖維貫穿於羥基磷灰石形成的生物複合材料。骨組織通過破骨細胞代謝，成骨細胞重建構成一種動態平衡體系。工程化骨就是利用種子細胞種植在多孔支架，經體外擴增後，將細胞/支架結構物植入體內，以修復骨缺損；亦可採用生物相容性良好的生物材料植入體內，經生物過程使骨重建。支架即可預先成型，亦可在體內原位形成。殼聚糖是由β(1→4)鍵合的D-葡糖胺殘基和數目不同分布無規的N-乙醯葡糖胺組成的線性多糖，其結構中的N-乙醯葡糖胺亦存在於糖胺聚糖(GAGs)中。由於殼聚糖結構類似於GAGs，故具有多重生物活性。它為溶菌酶降解，其生物相容性良好。殼聚糖修飾聚(L，D-乳酸)可改善材料對成骨細胞的親和性(KaiyongCai，KangdeYao，YuanluCui，etal，Surfacemodificationofpoly(D，L-lacticacid)withchitosananditseffectsonthecultureofosteoblastsinvitro，J.BiomedMater.Res.，2002，60(3)398-404)。CheniteA等以甘油磷酸鹽調控殼聚糖及水分子間相互作用，製備殼聚糖/甘油磷酸鹽水溶性組成物，它可以注射方式植入體內，原位凝膠化(CheniteA，ChaputC，WangD，etal，Novelinjectableneutralsolutionsofchitosanformbiodegradablegelsinsitu，Biomaterials，2000；212155-2161)。
發明內容本發明的目的在於提供一種可注射型鹽酸化殼聚糖/磷酸鈣骨修復材料的製備方法。按此方法製備的支架材料可在體內原位形成，其臨床應用方便。為達到上述目的，本發明通過下述技術方案實現的。包括以鹽酸化殼聚糖(CH)與β-甘油磷酸二鈉(GP)和磷酸鈣(TCP)形成三元分散體，製備可注射型鹽酸化殼聚糖/磷酸鈣骨修復材料的方法。其特徵在於採用分子量為15-30萬，脫乙醯化度達85％以上殼聚糖為原料，溶於0.5-1wt％乙酸水溶液過濾後，用0.2mol/LNaCl水溶液透析，再用去離子水透析，經冷凍乾燥製得的鹽酸化殼聚糖；再與β-甘油磷酸二鈉和和磷酸鈣按10∶3.0-3.5∶5-15比例混合配製形成三元溶液，溶膠-凝膠轉變溫度範圍30-39℃，pH範圍7.00-7.40，得到可注射型鹽酸化殼聚糖/磷酸鈣的溶膠-凝膠轉變體系。上述殼聚糖包括殼聚糖衍生物的羧甲基殼聚糖，磷酸化殼聚糖；上述磷酸鈣包括β-磷酸三鈣，α-磷酸三鈣，羥基磷灰石生物活性陶瓷。本發明優點在於採用鹽酸化殼聚糖，β-甘油磷酸二鈉和β-磷酸三鈣製備的溫度響應性可注射型殼聚糖/磷酸鈣溶膠-凝膠轉變體系，通過調控與水分子間相互作用，實現溶膠-凝膠轉變的溫敏化。複合物體內凝膠化特性可調，能適應不同形狀骨缺損的修復。組分的優化使其適於注射應用，按此方法製備的支架材料可通過注射在體內原位形成，不僅保留了殼聚糖/磷酸鈣仿生生物材料的生物相容性、生物降解性，且其臨床應用方便。殼聚糖結構類似於GAGs，故具有多重生物活性，而磷酸鈣是骨無機成分，在鹽酸化殼聚糖溶液中加入了磷酸鈣形成的溶膠-凝膠轉變體系，屬於粒子增強型凝膠，同時增強其對骨組織的仿生程度，使此注射型支架材料更適合於骨重建。圖1為本發明鹽酸化殼聚糖-β-甘油磷酸二鈉鹽(CH-GP)及鹽酸化殼聚糖-β-甘油磷酸二鈉鹽-β-磷酸三鈣(CH-GP-TCP)溶膠-凝膠轉變時間的溫度依賴性。圖2為本發明的CH-GP-TCP原位形成支架材料植入Wistar大鼠皮下一個月後，組織切片HE染色光學顯微鏡照片(×100)。具體實施例方式實施例一用分子量20萬，脫乙醯度87％的殼聚糖溶於1％的乙酸水溶液，形成1wt％的殼聚糖溶液過濾後，用0.2mol/LNaCl水溶液透析，再用去離子水透析，經冷凍乾燥製得鹽酸化殼聚糖，產率92％。由紅外光譜確認殼聚糖分子吡喃環上的伯氨基(1599cm-1)特徵峰消失，而轉變成季銨鹽。X-衍射圖案表明殼聚糖結晶度明顯降低，形成無定型態。將鹽酸化殼聚糖按1-20mg/mL濃度添加至2T3成骨細胞培養基中，MTT實驗結果表明它對成骨細胞的親和性良好。實施例二取0.10g的實施例一方法製備的鹽酸化殼聚糖，加入4.50mL去離子水，完全溶解，冷卻至4℃，攪拌情況下逐滴加入0.70g/mLβ-甘油磷酸二鈉鹽溶液500uL，再加入0.10gβ-磷酸三鈣，充分振蕩使其均勻混合，形成溶膠-凝膠轉化系統。此體系pH值為7.15，在37℃下10分鐘即可可轉化成凝膠，4℃下可以穩定保存。實施例三取0.10g的實施例一方法製備的鹽酸化殼聚糖，加入4.50mg去離子水，完全溶解，冷卻至4℃，攪拌情況下逐滴加入0.60g/mLβ-甘油磷酸二鈉鹽溶液500mL，再加入0.10gβ-磷酸三鈣，充分振蕩使其均勻混合，形成溶膠-凝膠轉化系統。此體系pH值為7.01，在37℃下13分鐘即可轉化成溶膠體系，4℃下可以穩定保存。實施例四按實施例二的比例製備鹽酸化殼聚糖-β-甘油磷酸二鈉鹽-β-磷酸三鈣分散體(其中β-磷酸三鈣和實施例一得到的鹽酸化殼聚糖γ射線輻射滅菌，β-甘油磷酸二鈉鹽溶液通過0.20μm的針頭濾器過濾滅菌)通過注射器注射到2月齡Wistar大鼠皮下，一個月後取材，10％的中性甲醛溶液固定，石蠟包埋切片，組織學方法染色。光學顯微鏡下觀察生物相容性良好(參見附圖2)。權利要求1.一種可注射型鹽酸化殼聚糖/磷酸鈣骨修復材料的製備方法，該方法採用包括鹽酸化殼聚糖(CH)與β-甘油磷酸二鈉(GP)和磷酸鈣(TCP)形成三元分散體，主要經過殼聚糖的鹽酸化和溶液中分子間的疏水相互作用製備而成，其特徵在於將分子量為15-30萬，脫乙醯化度達85％以上殼聚糖，溶於0.5-1.0wt％乙酸水溶液過濾後，用0.2mol/LNaCl水溶液透析，再用去離子水透析，經冷凍乾燥製得的鹽酸化殼聚糖；再與β-甘油磷酸二鈉和和磷酸鈣按10∶3.0-3.5∶5-15比例混合配製形成三元溶液，溶膠-凝膠轉變溫度範圍30-39℃，pH範圍7.00-7.40，得到可注射型鹽酸化殼聚糖/磷酸鈣的溶膠-凝膠轉變體系。2.按權利要求1所述可注射型鹽酸化殼聚糖/磷酸鈣骨修復材料的製備方法，其特徵在於採用的殼聚糖包括殼聚糖的衍生物羧甲基殼聚糖，磷酸化殼聚糖；所述磷酸鈣包括β-磷酸三鈣，α-磷酸三鈣，羥基磷灰石生物活性陶瓷。全文摘要本發明公開了一種可注射型鹽酸化殼聚糖/磷酸鈣骨修復材料的製備方法，屬於生物醫學工程領域的骨組織工程材料技術。該方法採用包括鹽酸化殼聚糖(CH)與β－甘油磷酸二鈉(GP)和磷酸鈣(TCP)形成三元分散體，主要經過殼聚糖的鹽酸化和溶液中分子間的疏水相互作用製備而成。本發明優點在於製備的溫度響應性可注射型殼聚糖/磷酸鈣溶膠－凝膠轉變體系，通過調控與水分子間相互作用，實現溶膠－凝膠轉變的溫敏化。組分的優化使其適於注射應用，在體內原位形成，同時增強其對骨組織的仿生程度，使此注射型支架材料更適合於骨重建，且其臨床應用方便。文檔編號A61L31/04GK1486753SQ03130550公開日2004年4月7日申請日期2003年8月11日優先權日2003年8月11日發明者姚康德,趙立國,尹玉姬,崔元璐申請人:天津大學