CN100998891A - 一种骨组织修复材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的骨组织修复材料，为多孔块体，材料由I型胶原蛋白材料中加入一定量的聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料，经过冷冻干燥及环氧乙烷灭菌等工序制成具有孔隙的骨组织修复材料。本发明提供的骨组织修复材料除了生物相容性好和可降解外，由于聚磷酸盐在降解过程中产生的游离锶离子会以离子交换的形式与骨骼结合，使骨骼的矿物密度增加，同时具有足够的力学强度和韧性，促进成骨细胞的生长和抑制破骨细胞形成的作用。
Description
一.技术领域
本发明涉及生物医学材料技术领域，特别是涉及适用于骨组织修复人体硬组织缺损的生物医学工程技术领域。
二.背景技术
目前，国内外对骨科修复材料的研究较多，包括高分子材料和生物材料等，其中高分子材料类又包括PLA，PGA和PLA/PGA共聚物等.PGA，PLA均属酯类，目前研究较多，美国PDA已批准上市并用于临床的可生物降解的医用高分子材料，具有良好的生物相容性，可降解性和可吸收性.其缺点是亲水性较差，降解后产生的酸性产物会降低聚合物周围PH值，机械强度不足，以及在降解过程中力学强度损失过快，不能在骨组织修复期间充分起到支架作用。生物陶瓷类则主要包括羟基磷灰石和磷酸三钙等。羟基磷灰石具有与骨骼相同的无机成分，具有良好的生物相容性，植入骨断端易形成骨性结合，能够加工成多孔隙结构，以利于组织细胞长入和代谢产物及营养物质的出入。缺点是脆性大，柔韧性不够，降解困难。磷酸三钙具有良好的生物相容性和骨传导性，其缺点是脆性大，磷酸三钙降解速度过快，并且不能根据细胞的需要改变降解的速度.因此不具有真正的医用实用价值.
聚磷酸钙(CPP)作为一种无机聚合物，其分子式为[Ca(PO)z]n，密度为2.85/cm3.这种聚合物不同于一般的有机高分子聚合物，它的主链结构不是由简单的共价键连接而成，而是通过四在体结构的[PO3]离子连接，因此既可以利用聚合物的特性，通过改变材料的聚合度等结构参数对其性能进行影响；同时钙离子与[PO3]以离子键相互结合，因此也可以利用其作为无机物的特点对材料进行研究.近几年来，国内外开始对聚磷酸钙作为骨支架进行研究.加拿大Pillar等人研究发现该材料具有生物相容性好，可控降解等优点；兰州铁道学院常青等人对聚磷钙非晶纤作为增强材料进行了一定的研究.但材料的强度和韧性有待提高.
以牛肌腱组织为基料，经过除杂、清洗、酸、碱、酶处理、冷冻干燥及环氧乙烷灭菌等工序制成具有孔隙、海绵状医用胶原蛋白材料，具有结构稳定、生物相容性好、可降解吸收的特点。目前，已在临床上用于硬脑膜、硬脊膜的修复和防粘连。使用这种材料与技术扩大和延伸到其他治疗领域是生物医学领域的重要课题。
三.发明内容：
针对上述已有技术存在的不足，本发明提供骨组织修复材料及其制备方法的目地旨在解决以下技术问题，使制备的材料具有很好的生物相容性和可控降解性，并且同时具有足够的力学强度和韧性，以便在骨组织修复期间充分起到支架作用。
本发明的基本思想是将I型胶原蛋白材料中加入一定量的聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料，经过冷冻干燥及环氧乙烷灭菌等工序制成具有孔隙的骨组织修复材料。使骨组织修复材料在保持很好的生物相容性和可控降解性的同时，也具有足够的力学强度和韧性。
用于实现上述发明的本发明提供的骨组织修复材料为多孔块体。
本发明制备的骨组织修复材料由于锶元素的加入，可以改善材料的硬度和脆性，提高材料的力学性能，而且材料能够降解，有利于材料与机体组织之间的离子交换作用的进行，从而克服了目前国内外广泛采用的羟基磷灰石陶瓷和玻璃陶瓷材料性能上的不足.由于将锶元素加入到聚磷酸钙中，掺锶聚磷酸盐降解过程中会产生游离的锶离子，而锶离子是以离子交换的形式与骨骼结合，因此可以增加骨骼矿物密度，同时具有促进成骨细胞生长和抑制破骨细胞形成的作用，可以促进骨骼的生长.
将纯度在95％以上的I型胶原蛋白材料10克进行快速搅拌60-90分钟，加入2-4克聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料，再快速搅拌60-90分钟，将混合物经过冷冻干燥及环氧乙烷灭菌，制成具有孔隙的骨组织修复材料。
加入的聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料聚磷酸锶与聚磷酸钙的含量以聚磷酸锶2-3份，聚磷酸钙7-8份为优，聚合度以80-100为优。
本发明制备的骨组织修复材料与现有技术的材料相比，具有无机与有机结合，锶、钙与胶原结合，刚性与柔性结合，能可控降解，促进成骨细胞生长和抑制破骨细胞形成的诸多特点.本发明的公开，为骨组织修复提供了一种性能更好的材料，也将人体硬组织替代材料的研究应用推进到了一个新的阶段.
四.具体实施方式
骨组织修复材料可以通过以下方法制备：
1、将纯度在95％以上的I型胶原蛋白材料10克进行快速搅拌60-90分钟，加入2-4克聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料，再快速搅拌60-90分钟，将混合物经过冷冻干燥及环氧乙烷灭菌，制成具有孔隙的骨组织修复材料。
2、在实施例中加入的聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料聚磷酸锶与聚磷酸钙的含量以聚磷酸锶2-3份，聚磷酸钙7-8份为优，聚合度以80-100为优。
Claims (8)
1、一种骨组织修复材料，为多孔体，其特征在于材料主要由I型胶原蛋白材料和聚磷酸锶、聚磷酸钙组成。以I型胶原蛋白材料为10克，加入聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料2-4克。在聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料中，聚磷酸锶为2-3份，聚磷酸钙为7-8份，聚合度为80-100。
2、如权利要求1所述的骨组织修复材料，其特征在于所说的材料主要由I型胶原蛋白材料和聚磷酸锶、聚磷酸钙组成。
3、如权利要求1所述的骨组织修复材料，以I型胶原蛋白材料为10克，加入聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料2-4克。
4、如权利要求1所述的骨组织修复材料，在聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料中，聚磷酸锶为2-3份，聚磷酸钙为7-8份，聚合度为80-100。
5、骨组织修复材料的制备方法：将纯度在95％以上的I型胶原蛋白材料10克进行快速搅拌60-90分钟，加入2-4克聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料，再快速搅拌60-90分钟，将混合物经过冷冻干燥及环氧乙烷灭菌，制成具有孔隙的骨组织修复材料。
6、如权利要求5骨组织修复材料的制备方法：I型胶原蛋白的纯度在95％以上。
7、如权利要求5骨组织修复材料的制备方法：将纯度在95％以上的I型胶原蛋白材料10克进行快速搅拌60-90分钟，加入2-4克聚磷酸锶(SRPP)和聚磷酸钙(CPP)制成的混合粉料，再快速搅拌60-90分钟。
8、如权利要求5骨组织修复材料的制备方法：将混合物经过冷冻干燥及环氧乙烷灭菌，制成具有孔隙的骨组织修复材料。
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| WO2018019605A1 (en) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | Nanotecmarin Gmbh | Amorphous strontium polyphosphate microparticles for treatment of osteoporosis and inducing bone cell mineralization |
| GB2559163A (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-01 | Nanotecmarin Gmbh | Formulation based on polyphosphate microparticles for topical treatment of difficult-to-heal wounds |
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