一種骨組織工程用可注射型支架材料的製備方法
2023-06-07 17:51:46 3
專利名稱：一種骨組織工程用可注射型支架材料的製備方法
技術領域：
本發明屬於生物醫學工程領域的骨組織工程材料技術，具體的是涉及一種骨組織工程用可注射型支架材料的製備方法。
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。Chenite A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。
發明內容
本發明針對上述現有技術發展狀況，提供一種骨組織工程用可注射型支架材料的製備方法。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-lwt %乙酸水溶液過濾後，用0. 2mol/L NaCl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 °C， 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竣甲基殼聚糖，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α-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。
附圖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。
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Iwt %的殼聚糖溶液過濾後，用0.2mol/L NaCl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(1599CHT1)特徵峰消失，而轉變成季按鹽。χ-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l-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. IOg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 V，攪拌情況下逐滴加入0. 70g/ mL β-甘油磷酸二鈉鹽溶液500uL，再加入 OlOg β-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ρΗ值為 7.15，在37 0C下10分鐘即可可轉化成凝膠，4 °C下可以穩定保存。實施例三
取0. IOg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 V，攪拌情況下逐滴加入0.60g/mLi3-甘油磷酸二鈉鹽溶液500mL，再加入 0. IOg β-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ρΗ值為 7.01，在37 0C下13分鐘即可轉化成溶膠體系，4 °C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Y射線輻射滅菌，β-甘油磷酸二鈉鹽溶液通過0.20μπι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。
權利要求
1.一種骨組織工程用可注射型支架材料的製備方法，其特徵在於其製備方法包括以下步驟(1)將分子量為15-30萬，脫乙醯化度達85%以上殼聚糖，溶於質量比0.5-1.0%乙酸水溶液，過濾後用0.2 mol / L NaCl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；(2)上述鹽酸化殼聚糖與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°C，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.根據權利要求1所述的一種骨組織工程用可注射型支架材料的製備方法，其特徵在於採用的殼聚糖可以是殼聚糖的衍生物羧甲基殼聚糖或磷酸化殼聚糖；所述磷酸鈣可以是β-磷酸三鈣、α-磷酸三鈣或羥基磷灰石生物活性陶瓷。
全文摘要
本發明公開了一種骨組織工程用可注射型支架材料的製備方法，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與β-甘油磷酸二鈉和磷酸鈣形成三元分散體，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A61L27/12GK102475917SQ20101055361
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者杜衝 申請人:大連創達技術交易市場有限公司