CN101391117B - 包含磷酸钙材料、胶原蛋白和糖胺聚糖的复合生物材料 - Google Patents

包含磷酸钙材料、胶原蛋白和糖胺聚糖的复合生物材料 Download PDF

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Abstract

一种制备包含胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖的复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：提供包含胶原蛋白、钙源和磷源以及一种或多种糖胺聚糖的酸性水溶液；和从所述水溶液中一起沉淀出胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖以形成三元共沉淀物。

Description

包含磷酸钙材料、胶原蛋白和糖胺聚糖的复合生物材料
本申请是申请日为2004年10月28日、申请号为200480032126.1、名称为“复合生物材料及其制备方法”的发明专利申请的分案申请。 
技术领域
本发明涉及用于生物医学应用的人工骨、牙科材料和再生支架（scaffold）领域，尤其涉及包含胶原蛋白、磷酸钙材料和一种或多种糖胺聚糖的人工骨、牙科材料和再生支架及其前体。 
背景技术
天然骨是胶原蛋白、包括糖胺聚糖的非胶原蛋白有机相和磷酸钙的生物复合体。其复杂的层级结构产生了出色的机械性能，包括高的硬度、强度和断裂韧度，从而使骨能够承受日常活动所产生的生理应力。本领域的研究人员面临的挑战是，如何使合成材料的组成和结构允许天然骨可以生长在人体或动物体中的合成材料里面和周围。 
已经发现，骨通过人体环境中形成的骨状磷灰石层直接连接到人体中的磷酸钙上（称为生物活性的性能）。另一方面，已知胶原蛋白和包含胶原蛋白和例如糖胺聚糖等其它生物有机物质的共聚物是多种细胞附着和增殖的最佳基质，所述细胞包括人体中负责骨的生成和修复的那些细胞。 
羟磷灰石是最通常用作骨替代材料的成分的磷酸钙。但是，与例如透钙磷石、磷酸三钙和磷酸八钙等其它形式的磷酸钙材料相比，羟磷灰石是较难溶的材料。由于该材料在人体中的再吸收速率特别低，所以当制备生物材料时，磷灰石的较低的溶解度是不利的。 
例如羟磷灰石等磷酸钙是机械硬度高的材料。但是，与天然骨相比，它们较脆。胶原蛋白是机械韧性高的材料，但是与天然骨相比，它具有较低的硬度。包含胶原蛋白和糖胺聚糖的共聚物的材料比单独的胶原蛋白具有更高的韧性和硬度，但是，与天然骨相比，仍然具有较低的硬度。 
在现有技术中，在制备机械韧性超过羟磷灰石且硬度超过胶原蛋白和胶原蛋白与糖胺聚糖的共聚物的人工骨替代材料时，先前的尝试包括通过机械混合合并胶原蛋白和磷灰石。这样的机械方法描述在EP-A-0164484中。 
该技术的最新进展包括，通过机械混合羟磷灰石、胶原蛋白和软骨素-4-硫酸酯来制备包含这些组分的骨替代材料。该技术描述在EP-A-0214070中。该文献还描述了软骨素-4-硫酸酯与胶原蛋白的脱水热交联。已经发现，包含磷灰石、胶原蛋白和软骨素-4-硫酸酯的材料具有良好的生物相容性。将磷灰石与胶原蛋白和需要时的软骨素-4-硫酸酯机械混合，实际上形成被胶原蛋白/软骨素-4-硫酸酯包覆的磷灰石颗粒。已经发现，尽管该材料是生物相容性的，但是在人体或动物体内，天然骨在内部的生长极为有限，而且不能重新形成合成材料的磷酸钙相。 
发明内容
本发明旨在解决至少一部分与现有技术相关的问题。 
第一方面，本发明提供一种制备包含胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖的复合材料的方法，所述方法包括以下步骤： 
提供包含胶原蛋白、钙源和磷源以及一种或多种糖胺聚糖的酸性水溶液；和 
从该水溶液中一起沉淀出胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖以形成三元共沉淀物。 
术语三元共沉淀物包涵三种化合物的沉淀物，其中，从相同溶液/分散液中基本上同时沉淀出所述化合物。这应与机械混合这些组分形成的材料不同，特别是与例如在不同溶液中单独沉淀出的这些组分不同。共沉淀物的微结构基本上不同于机械混合其组分形成的材料。 
在第一方面中，所述溶液优选具有2.5～6.5的pH，更优选2.5～5.5。更优选地，所述溶液具有3.0～4.5的pH。进而更优选地，所述溶液具有 3.8～4.2的pH。最优选地，所述溶液具有约为4的pH。 
所述钙源优选选自硝酸钙、醋酸钙、氯化钙、碳酸钙、烷氧基钙、氢氧化钙、硅酸钙、硫酸钙、葡萄糖酸钙和肝素的钙盐中的一种或多种。肝素的钙盐可以得自猪的肠粘膜。合适的钙盐可购自Sigma-Aldrich Inc.。 
所述磷源优选选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸、二水合磷酸氢二钠(Na2HPO4·2H2O，有时称为GPR Sorensen盐)和磷酸三甲酯、磷酸的碱金属(例如Na或K)盐、磷酸的碱土金属(例如Mg或Ca)盐中的一种或多种。 
糖胺聚糖是含有长的无支链多糖的大分子族，所述多糖含有重复的二糖单元。优选地，所述一种或多种糖胺聚糖选自硫酸软骨素、硫酸皮肤素(dermatin sulfate)、肝素、硫酸肝素、硫酸角质素和透明质酸。硫酸软骨素可以是软骨素-4-硫酸酯或软骨素-6-硫酸酯，它们都可以从Sigma-Aldrich Inc.得到。软骨素-6-硫酸酯可以得自鲨鱼软骨。透明质酸可以得自人的脐带，肝素得自猪的肠粘膜。 
优选地，在三元共沉淀物的沉淀时，所述溶液具有4.0～50℃的温度。更优选地，所述溶液具有15～40℃的温度。所述溶液可以是室温，即20～30℃，优选20～27℃的温度。最优选地，该温度为约25℃。 
所述水溶液中钙离子的浓度通常为0.00025～1摩尔/升，优选0.001～1摩尔/升。当所述方法还包括过滤和/或低温干燥的附加步骤时，所述水溶液中钙离子的浓度更优选为0.05～0.5摩尔/升(例如0.08～0.25摩尔/升)，最优选0.1～0.5摩尔/升。当所述方法还包括冷冻干燥和可选的注塑成型的附加步骤时，所述水溶液中钙离子的浓度更优选为0.01～0.3摩尔/升，最优选0.05～0.18摩尔/升。 
优选地，所述溶液包含磷酸根离子，溶液中磷酸根离子的浓度通常为0.00025～1摩尔/升，优选0.001～1摩尔/升。当所述方法还包括过滤和/或低温干燥的附加步骤时，溶液中磷酸根离子的浓度更优选为0.05～0.5摩尔/升，进而更优选0.1～0.5摩尔/升，例如0.1～0.35摩尔/升。当所述方法还包括冷冻干燥和可选的注塑成型的附加步骤时，溶液中磷酸根离子的浓度更优选为0.01～0.3摩尔/升，进而更优选0.05～0.18摩尔/升。
优选地，在沉淀之前，溶液中胶原蛋白与一种或多种糖胺聚糖的总量的重量比为8:1～30:1。更优选地，胶原蛋白与一种或多种糖胺聚糖总量的重量比为10:1～12:1，最优选该比例为11:1～23:2。 
优选地，三元共沉淀物中胶原蛋白与透钙磷石的重量比为10:1～1:100，更优选5:1～1:20，进而更优选3:2～1:10，最优选3:2～1:4。 
在沉淀之前，所述溶液中胶原蛋白的浓度通常为1～20g/L，更优选1～10g/L。当所述方法还包括过滤和/或低温干燥的步骤时，所述溶液中胶原蛋白的浓度更优选为1～10g/L，进而更优选1.5～2.5g/L，最优选1.5～2.0g/L。当所述方法包括冷冻干燥和可选的注塑成型时，在沉淀之前，所述溶液中胶原蛋白的浓度优选为5～20g/L，更优选5～12g/L，最优选9～10.5g/L。 
在沉淀之前，所述溶液中一种或多种糖胺聚糖的总浓度通常为0.01～1.5g/L，更优选0.01～1g/L。当所述方法还包括过滤和/或低温干燥的附加步骤时，所述溶液中一种或多种糖胺聚糖的总浓度更优选为0.03～1.25g/L，进而更优选0.125～0.25g/L，最优选0.13～0.182g/L。当所述方法还包括冷冻干燥和可选的注塑成型的附加步骤时，所述溶液中一种或多种糖胺聚糖的总浓度更优选为0.15～1.5g/L，进而更优选0.41～1.2g/L，最优选0.78～0.96g/L。 
优选所述溶液包含钙离子，胶原蛋白与钙离子的重量比通常为1:40～500:1。当所述方法还包括过滤和/或低温干燥的附加步骤时，胶原蛋白与钙离子的比更优选为1:40～250:1，进而更优选1:13～5:4，最优选1:13～1:2。当所述方法还包括冷冻干燥和可选的注塑成型的附加步骤时，胶原蛋白与钙离子的比更优选为1:8～500:1，进而更优选5:12～30:1，最优选5:5～5:1。 
沉淀可以通过下列方式实现：在酸性水溶液中混合胶原蛋白、钙源、磷源和一种或多种糖胺聚糖；或使溶液静止直到沉淀发生，搅动溶液，使用例如氨水等碱性滴定剂滴定，加入例如预制透钙磷石等成核剂；改变钙源的加入速率；或者采用这些方法的任意组合。 
第二方面，本发明提供一种制备包含胶原蛋白、磷酸八钙和一种或 多种糖胺聚糖的复合生物材料的方法，所述方法包括以下步骤： 
提供包含胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖的复合材料，和 
通过水解将复合材料中的至少一部分透钙磷石转化为磷酸八钙。 
术语生物材料包涵与人体或动物体可生物相容的材料。 
在第二方面中，所述复合材料优选包含或基本上由以下物质组成：含有胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖的三元共沉淀物。所述三元共沉淀物可以用这里所述的与本发明第一方面有关的方法形成。 
优选地，透钙磷石水解为磷酸八钙的步骤包括：使所述三元共沉淀物与水溶液接触，所述水溶液的pH等于或大于磷酸八钙比透钙磷石在热力学上更稳定时的pH。优选地，该水溶液具有6～8的pH。更优选地，该水溶液具有6.3～7的pH。最优选地，该水溶液具有约6.65的pH。所述水溶液可以包括，例如用滴定剂、缓冲液、被另一种含钙化合物和/或含磷化合物所饱和的溶液控制pH的去离子水。优选的水溶液包含使用氨水滴定到所需pH的醋酸。 
优选地，透钙磷石水解为磷酸八钙的步骤在20～50℃的温度下进行，更优选30～40℃，进而更优选36～38℃，最优选约37℃。 
优选地，透钙磷石水解为磷酸八钙的步骤进行12～144小时，更优选18～72小时，最优选24～48小时。 
第三方面，本发明提供一种制备包含胶原蛋白、磷灰石和一种或多种糖胺聚糖的复合生物材料的方法，所述方法包括以下步骤： 
提供包含胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖的复合材料，和 
通过水解将复合材料中的至少一部分透钙磷石转化为磷灰石。 
磷灰石是一类包含钙和磷酸根的矿物质，它具有通式：Ca5(PO4)3(X)，其中X可以是离子，通常为OH-、F-和Cl-以及本领域技术人员知道的其它离子。磷灰石也包括取代的磷灰石，例如硅取代的磷灰石。磷灰石包括羟磷灰石，羟磷灰石是磷灰石的具体例子。羟磷灰石也可以用硅取代。
在第三方面中，复合材料优选包含或基本由以下物质组成：包含胶原蛋白、透钙磷石和一种或一种糖胺聚糖的三元共沉淀物。所述三元共沉淀物可以按照这里所述的与本发明第一方面有关的方法形成。 
优选地，透钙磷石水解为磷灰石的步骤包括：使所述三元共沉淀物与水溶液接触，所述水溶液的pH等于或大于为磷灰石比透钙磷石在热力学上更稳定时的pH。优选地，为了将透钙磷石转化为磷灰石，该水溶液具有6.65～9，更优选7～8.5，进而更优选7.2～8.5的pH。所述水溶液可以包括，例如用滴定剂、缓冲液、被另一种含钙化合物和/或含磷化合物所饱和的溶液控制pH的去离子水。 
优选地，透钙磷石水解为磷灰石的步骤在20～50℃的温度下进行，更优选30～40℃，进而更优选36～38℃，最优选约37℃。 
优选地，透钙磷石水解为磷灰石的步骤进行12～288小时，更优选18～72小时，最优选24～48小时的时间。 
增加透钙磷石向磷酸八钙和/或磷灰石转化的速率的方法包括提高(i)温度，(ii)溶液中透钙磷石的浓度和或(iii)搅拌速度。 
需制备同时包含磷灰石和磷酸八钙的本发明的生物材料。可以同时采用本发明第二和第三方面的方法，制备既包含磷酸八钙又包含磷灰石的材料。三元共沉淀物中的透钙磷石可以先转化为磷酸八钙，然后磷酸八钙可以部分地转化为磷灰石。通常在8.0或8.0以上的pH下水解约12小时，从而将透钙磷石或磷酸八钙全部或接近全部(即至少98％)转化为磷灰石。因此，材料中透钙磷石和/或磷灰石的部分转化可以通过水解小于12小时的时间来实现。 
优选地，磷酸八钙水解为磷灰石的步骤在6.65～10，更优选7.2～10，进而更优选8～9的pH下进行。 
优选地，磷酸八钙水解为磷灰石的步骤在20～50℃的温度下进行，更优选30～40℃，进而更优选36～38℃，最优选约37℃。 
优选地，磷酸八钙水解为磷灰石的步骤进行2～144小时的时间，更优选12～96小时，最优选24～72小时。 
在本发明的第二和第三方面中，透钙磷石向磷酸八钙和/或磷灰石的 转化优选在30～40℃的温度下进行。更优选地，该转化在36～38℃的温度下进行。最优选地，该转化在约37℃的温度下进行。 
优选地，本发明的方法还包括以下步骤：使三元共沉淀物中的一种或多种糖胺聚糖和胶原蛋白交联。关于三元共沉淀物，它包括包含胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖的三元共沉淀物和该共沉淀物的衍生物。该衍生物包括至少一部分透钙磷石已转化为磷酸八钙和/或磷灰石的共沉淀物，和已经定形或成型或进行了任何化学或机械处理的共沉淀物。使用任何常规技术均可以实现交联。 
优选地，至少一部分透钙磷石转化为磷酸八钙和/或磷灰石，在透钙磷石转化为磷酸八钙和/或磷灰石之前使糖胺聚糖与胶原蛋白交联。该交联可以通过下列方式实现：对三元共沉淀物进行γ射线照射、紫外线照射、脱水加热处理、用例如葡萄糖、甘露糖、核糖等单糖和蔗糖进行非酶糖基化、使该三元共沉淀物与戊二醛、乙基二甲氨基丙基碳二亚胺和/或去甲二氢愈创木酸中的一种或多种接触，或上述方法的任意组合。在本领域中这些都是常规方法。 
优选地，如果至少一部分透钙磷石转化为磷酸八钙和/或磷灰石，则在透钙磷石转化为磷酸八钙和/或磷灰石之后使糖胺聚糖和胶原蛋白交联。透钙磷石转化为磷灰石和/或磷酸八钙之后的交联可以通过上述的一种或多种方法，或通过脱水加热处理，或这些方法的任意组合来实现。脱水加热处理包括使基材在升高的温度下经历低压环境。脱水加热处理的温度可以为95～135℃。如果要使脱水加热处理通常在18～36小时完成，则该温度优选为100～110℃，最优选105～110℃。如果要使脱水加热处理通常在4～8小时完成，则该温度优选为120℃～135℃，最优选125℃～135℃。 
优选地，在透钙磷石转化为磷酸八钙和/或磷灰石之前和之后都使胶原蛋白和糖胺聚糖交联。 
本发明的方法可以包括以下步骤：使复合生物材料成形为适合用作骨或牙科替代物的结构。可以在三元共沉淀物形成之后，但是在透钙磷石的任何转化或胶原蛋白与糖胺聚糖交联发生之前进行该步骤。
备选地，使生物材料成形的步骤可以在透钙磷石转化磷灰石和/或磷酸八钙或胶原蛋白与糖胺聚糖交联之后进行。 
优选地，使用选自下列技术的技术使复合材料成形：(i)过滤和/或低温干燥，(ii)冷冻干燥，(iii)注塑成型和(iv)冷压。温度为15～40℃，最优选35～40℃的过滤和/或低温干燥通常产生致密颗粒形式的材料。冷冻干燥通常产生开孔形式。根据所用染料的形状，注塑成型可以产生多种形状/形态的材料。冷压通常产生致密丸状形式。 
本发明还提供一种适合转变为合成生物材料的前体材料，所述前体材料包含复合材料，所述复合材料包含胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖。优选地，所述复合材料包含或基本上由以下物质组成：包含胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖的三元共沉淀物。所述三元共沉淀物可以根据本发明第一方面的方法制备。 
本发明还提供一种包含胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖的复合生物材料，该生物材料可以用这里描述的本发明的方法得到。 
本发明还提供一种包含胶原蛋白、磷酸八钙和一种或多种糖胺聚糖的复合生物材料，该生物材料可以用本发明第二方面的方法得到。 
本发明还提供一种包含胶原蛋白、磷灰石和一种或多种糖胺聚糖的复合生物材料，该生物材料可以用本发明第三方面的方法得到。 
本发明还提供一种包含胶原蛋白、糖胺聚糖和透钙磷石的三元共沉淀物的复合生物材料。 
本发明还提供一种包含一种和多种磷酸钙材料的颗粒、胶原蛋白和一种或多种糖胺聚糖的生物材料，其中所述胶原蛋白和所述一种或多种糖胺聚糖交联并形成母体，所述磷酸钙材料的颗粒分散在所述母体中，所述磷酸钙材料选自透钙磷石、磷酸八钙和/或磷灰石中的一种或多种。 
如果没有其他说明，下面的描述与本发明的复合生物材料的所有方面都相关。 
优选使胶原蛋白和一种或多种糖胺聚糖交联。 
胶原蛋白优选以5(干)重量％～90(干)重量％的量存在在所述材料中，更优选15重量％～60(干)重量％，更优选20(干)重量％～40(干)重量 ％。 
优选地，一种或多种糖胺聚糖以0.01(干)重量％～12(干)重量％的量存在在所述材料中，更优选1(干)重量％～5.5(干)重量％，最优选1.8(干)重量％～2.3(干)重量％。 
优选地，如果所述材料包含透钙磷石，则胶原蛋白与透钙磷石的重量(干)比为10:1～1:100，更优选5:1～1:20，最优选3:2～1:10，例如3:2～1:4。 
优选地，如果所述材料包含磷酸八钙，则胶原蛋白与磷酸八钙的重量(干)比为10:1～1:100，更优选5:1～1:20，最优选3:2～1:10。 
优选地，胶原蛋白与一种或多种糖胺聚糖的总量的重量(干)比为8:1～30:1，更优选10:1～30:1，进而更优选10:1～12:1，最优选11:1～23:2。 
本发明的复合生物材料可以用作骨或牙科的替代材料。 
本发明还提供了包含本发明的复合生物材料的人工骨材料、骨移植物、骨嫁接物、骨替代物、骨支架、填充物、涂料或粘固剂。术语涂料包括任何包含本发明的生物材料或前体的涂料。涂料可以施用于修复件、骨或任何欲用在人体或动物体中的基材的外表面或内表面上，该涂料中包含颗粒材料。本发明的复合物可以用于矿化生物材料的体内和体外修复，包括但不局限于骨和牙科材料。本发明的生物材料可以用于同种异体移植物和自身移植物的生长。 
本发明的包含磷酸八钙的生物材料可以不含有或基本不含有任意前体透钙磷石相。在该生物材料的磷酸钙材料的总量中，该生物材料可以包含小于2重量％的透钙磷石。 
磷酸钙材料可以包含或基本上由相纯(phase pure)的磷酸八钙或磷灰石组成。相纯是指优选含有至少98％，更优选至少99％和最优选至少99.5％的所需要的相(用X射线衍射测定)。备选地，根据生物材料所需要的性能，该生物材料可以包含磷酸八钙和磷灰石的混合物。 
本发明的包含透钙磷石的材料可以用作制备生物材料的前体材料，或本身适合用作生物材料。 
本发明的方法可以使用遵从下列顺序的方法来进行，可以整体地或 部分地应用该方法来制备胶原蛋白、一种或多种糖胺聚糖和一种或多种磷酸钙组分的生物复合物。下列说明是以举例的方式提供，适用于本发明的方法的任何方面。 
I：在酸性pH下胶原蛋白、糖胺聚糖(GAG)和磷酸钙透钙磷石的三元共沉淀 
进行该步骤，以通过溶液沉淀同时形成复合物的三种(或三种以上)组分，和控制三种(或三种以上)各个相的比例。通过改变pH、温度、老化时间、钙离子浓度、磷离子浓度、胶原蛋白浓度和糖胺聚糖浓度中的一个或一个以上来实现对复合物的组成性能(具体是胶原蛋白:糖胺聚糖:CaP(磷酸钙)的比例)的控制。pH可以维持恒定(例如使用缓冲液、pH电位滴定或其它方法)或使其变化。可能的次级(污染物)相包括其它酸性磷酸钙(例如三斜磷钙石、磷酸氢钙)和包括滴定的副产物和其它反应物(例如磷酸铵、硝酸铵)的混合物。在该步骤中也可以加入辅助交联(例如葡萄糖、核糖)或增加体内响应(例如生长因子、基因转录因子、硅、促尿钠排泄肽)的添加剂。 
II：净形状的形成 
进行该步骤以制备最终复合物形式的所需构造，特别强调对孔结构的控制。该技术的例子包括过滤和低温干燥(产生致密颗粒形式)、冷冻干燥(产生开孔形式)、注塑成型(根据染料类型产生多种形状)和冷压(产生致密的丸状形式)。 
III：初级交联 
进行该步骤优选可以确保：当放在pH升高的溶液中时，复合物的糖胺聚糖含量不会迅速流失，而且可以提高复合物的机械和降解性能。该技术的例子包括低温物理技术(例如γ射线照射、紫外线照射、脱水加热处理)、化学技术(例如用单糖的非酶糖基化、戊二醛、乙基二甲氨基丙基碳二亚胺、去甲二氢愈创木酸)或组合方法(例如同时非酶糖基化 和γ射线照射)。在需要转化为磷酸八钙时(即步骤IV中)，在低于约37℃的温度下有利地进行初级交联，以防止透钙磷石相转化为其脱水形式三斜磷钙石，三斜磷钙石是不易水解为磷酸八钙的磷酸钙。 
IV：水解 
可以进行该步骤，以便从透钙磷石将CaP相(在生理pH下具有高溶解度的相)部分地或完全地水解为磷酸八钙和/或磷灰石(在生理pH下具有较低溶解度的相)和基本上除去任何可溶性污染相(例如硝酸铵、磷酸氢钙)。在水解为磷酸八钙(OCP)的情况中，在约6.65和约37℃温度下将选定的pH有利地维持恒定约24～48小时(使用缓冲液、pH电位滴定或其它方法)。如步骤I的情况，在水解步骤(步骤IV)中也可以加入辅助交联(例如葡萄糖、核糖)或增加体内响应(例如生长因子、基因转录因子、硅、促尿钠排泄肽)的添加剂。 
V：次级交联 
进行该步骤以进一步调整复合物的机械和降解性能。可以使用上述步骤III中列出的任何或全部交联程序以实现次级交联。 
提供下列实施例和附图以帮助进一步理解本发明。不应认为实施例和附图限定了本发明的范围。实施例或附图中描述的任何特征适用于以上说明的任何方面。 
附图说明
图1是共沉淀后的复合物的X射线衍射谱图(Cu-Kα照射)； 
图2是三元共沉淀物的扫描电子显微镜(SEM)显微照片； 
图3是三元共沉淀物的透射电子显微镜(TEM)显微照片； 
图4表示在105℃和50毫托脱水加热处理48小时后的复合物的X射线衍射谱图，表明透钙磷石相转化为其脱水形式三斜磷钙石； 
图5是设定离子浓度和硝酸钙∶氢氧化钙的比的组合，以维持pH＝4.0；
图6表示确定含有磷酸钙与胶原蛋白+糖胺聚糖的质量比为1:1的三元共沉淀物浆体的pH4.0下的合成条件； 
图7是除去游离水后的胶原蛋白/糖胺聚糖/透钙磷石三元共沉淀物的X射线衍射谱图(Cu-Kα照射)； 
图8是CaP∶胶原蛋白+糖胺聚糖＝1:1的三元共沉淀物表面的二次电子(SE)和反向散射电子(BSE)照片； 
图9表示EDAC交联后的胶原蛋白/糖胺聚糖/透钙磷石三元共沉淀物的X射线衍射谱图(Cu-Kα照射)； 
图10表示EDAC交联的胶原蛋白/糖胺聚糖/CaP三元共沉淀物在37℃和pH6.67下向磷酸八钙转化72小时后，形成胶原蛋白/糖胺聚糖/磷酸八钙生物复合物后的X射线衍射谱图(Cu-Kα照射)； 
图11是设定离子浓度和硝酸钙∶氢氧化钙的比的组合，以维持pH＝4.5； 
图12表示确定含有磷酸钙与胶原蛋白+糖胺聚糖的质量比为3:1的三元共沉淀物浆体的pH4.5下的合成条件； 
图13表示除去游离水后的胶原蛋白/糖胺聚糖/透钙磷石三元共沉淀物的X射线衍射谱图(Cu-Kα照射)； 
图14表示EDAC交联后的胶原蛋白/糖胺聚糖/透钙磷石三元共沉淀物的X射线衍射谱图(Cu-Kα照射)； 
图15表示EDAC交联的胶原蛋白/糖胺聚糖/CaP三元共沉淀物在37℃和8.50的pH下向磷灰石转化72小时后，形成胶原蛋白/糖胺聚糖/磷灰石生物复合物的X射线衍射谱图(Cu-Kα照射)； 
图16表示经γ射线照射次级交联后的EDAC交联的胶原蛋白/糖胺聚糖/Ap三元共沉淀物的X射线衍射谱图； 
图17表示刚刚进行三元共沉淀和干燥(步骤I和II)后的复合物的X射线衍射谱图； 
图18表示初级交联(步骤III)后的共沉淀物颗粒的结构的SEM显微照片； 
图19表示水解为磷酸八钙的过程(步骤IV)的XRD谱图；和
图20表示复合物的TEM图。 
具体实施方式
实施例1 
实施例1是上述合成方法的例子，仅仅进行步骤I～III。在室温(20～25℃)和约3.2的pH(用氨水滴定来维持)下进行三元共沉淀。在本实施例中，共沉淀物在37℃下干燥，通过脱水加热处理进行交联。在本实施例中既不进行CaP的水解转化，也不进行次级交联。 
材料
胶原蛋白：复原(reconstituted)的提取了胃蛋白酶的猪皮胶原蛋白(端胶原(atelocollagen))；85％I型，15％III型；Japan Meat Packers(日本大阪)。 
糖胺聚糖：来自鲨鱼软骨的软骨素-6-硫酸酯；钠盐；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯) 
钙源：(i)氢氧化钙Ca(OH)2；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯)；(ii)硝酸钙；Ca(NO3)2·4H2O；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯)； 
磷源：磷酸H3PO4；BDH Laboratory Supplies(英国普尔(Poole)) 
滴定剂：氨水；NH3；BDH Laboratory Supplies(英国普尔) 
程序
步骤I 
溶液A： 
—在室温下将Ca(OH)2溶解在0.48摩尔/升的H3PO4中至0.12摩尔/升的浓度，使用氨水将得到的溶液滴定至pH＝3.2。 
悬浮液B： 
—将软骨素-6-硫酸酯溶解在去离子水中至3.2g/L的浓度。然后在恒定 搅拌下，以1.5的硝酸根:氢氧根的摩尔比将Ca(NO3)2·4H2O和Ca(OH)2加到软骨素硫酸酯溶液中，制备出总钙浓度为2.4摩尔/升的悬浮液。 
—将0.144g的胶原蛋白加到20ml的溶液A中，使用均质器混合至溶解。然后在恒定搅拌下将4ml的悬浮液B加到溶液A中。 
—持续搅拌60分钟，监测pH以确保pH维持在3.15<pH<3.30的范围中。然后使得到的浆体在室温下老化24小时。 
步骤II 
—使所述浆体在37℃下风干5天，用去离子水洗涤剩余的三元共沉淀物，接着在37℃下再干燥24小时。 
—所得到的三元共沉淀物的X射线衍射谱图表示在图1(Cu-K(α)照射)中，SEM照片表示在图2中。 
步骤III 
在105℃和50毫托的真空下脱水加热处理(DHT)48小时使三元共沉淀物交联。脱水加热处理后的三元共沉淀物的TEM照片表示在图3中。图4表示脱水加热处理后的三元共沉淀物的X射线衍射谱图，表明透钙磷石相转化为其脱水形式三斜磷钙石。 
实施例2
实施例2是上述合成方法的例子，仅仅进行步骤I～IV。在室温和pH4.0下进行三元共沉淀。在本实施例中，通过仔细控制氢氧化钙和硝酸钙的浓度实现pH的控制，该方法也能控制三元共沉淀物中透钙磷石与胶原蛋白+糖胺聚糖的质量比。然后将得到的三元共沉淀物冷冻至-20℃，放置在真空下，然后加热使游离水(即冰)升华。使用1-乙基3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺处理进行初级交联。然后通过在约37℃和6.67的pH下水解将得到的干燥的三元共沉淀物转化为磷酸八钙。在本实施例中，不进行次级交联。
材料
I型：由牛腱溶解的酸，Integra Life Sciences Plainsboro，美国新泽西州糖胺聚糖：来自鲨鱼软骨的软骨素-6-硫酸酯；钠盐；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯) 
钙源：(i)氢氧化钙Ca(OH)2；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯)；(ii)硝酸钙；Ca(NO3)2·4H2O；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯)； 
磷源：磷酸H3PO4；BDH Laboratory Supplies(英国普尔) 
滴定剂：无 
交联剂：(i)1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺(＝EDAC)；Sigma-AldrichInc(美国密苏里州圣路易斯)；(ii)N-羟基琥珀酰亚胺(＝NHS)；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯) 
程序
步骤I 
—选择透钙磷石与胶原蛋白+糖胺聚糖的目标质量比为1:1。 
—在200ml的总反应体积中，胶原蛋白+糖胺聚糖的浓度设定为21mg/ml。 
—使用pH变量的经验三维图(在恒定的[Ca2+]与[P]反应物离子比为1.0下制作)，改变：(i)离子浓度(即[Ca2+]＝[H3PO4])和(ii)硝酸钙:氢氧化钙的比，确认pH恒定为4.0的点的轨迹。这表示在图5中(设定离子浓度和硝酸钙:氢氧化钙的比的组合，以维持pH＝4.0)。 
—将该点的轨迹叠加在具有相同的坐标轴的透钙磷石质量产率的图上，确认它与21mg/ml的曲线的交点，使得可以设定反应物浓度，在该反应物浓度下，在pH为4.0([Ca2+]＝[H3PO4]＝0.1383摩尔/升；Ca(NO3)2·4H2O：Ca(OH)2＝0.1356)时，可以制备含有磷酸钙(21mg/ml)与胶原蛋白+糖胺聚糖(21mg/ml)的质量比为1:1的三元共沉淀物浆体。见图6：确定含有磷酸钙与胶原蛋白+糖胺聚糖的质量比为1:1的三元共沉淀物浆体的pH4.0下的合成条件。
—将3.8644g的胶原蛋白分散在冰浴中冷却的171.4ml的0.1383摩尔/升的H3PO4中，使用配备直径19mm的定子的均质器在15000转/分钟下混合90分钟，制备高粘度的胶原蛋白分散液。 
—通过周期地振荡来分散溶解糖胺聚糖，使0.3436g软骨素-6-硫酸酯溶解在室温下的14.3ml的0.1383摩尔/升的磷酸中，制备糖胺聚糖溶液。 
—90分钟后，在15,000转/分钟的连续均质下，将14.3ml糖胺聚糖溶液以约0.5ml/分钟的速率加到搅拌中的胶原蛋白分散液中，所得到的高粘度胶原蛋白/糖胺聚糖分散液总共混合90分钟。 
—在混合90分钟后，在15,000转/分钟的恒定搅拌下，用30分钟将1.804g的Ca(OH)2和0.780g的Ca(NO3)2·4H2O加到高粘度胶原蛋白/糖胺聚糖分散液中，制备胶原蛋白/糖胺聚糖/CaP三元共沉淀物浆体，此后再向浆体中混入14.3ml的0.1383摩尔/升的磷酸。 
—三元共沉淀物浆体的pH约为4.0。 
—使三元共沉淀物浆体在25℃下停留48小时。 
步骤II 
—将三元共沉淀物浆体放在-20℃的冷冻机中，使其固化过夜。 
—然后从冷冻机中取出冷冻的浆体，放在约80毫托的真空中，使温度升至室温，这样使冰从浆体中升华，使其进行48小时。 
—除去游离水后的胶原蛋白/糖胺聚糖/透钙磷石三元共沉淀物的X射线衍射谱图(Cu-K(α)照射)表示在图7中，共沉淀物表面的SEM照片表示在图8中(CaP：胶原蛋白+糖胺聚糖＝1:1的三元共沉淀物表面的二次电子(SE)和反向散射电子(BSE)照片)。 
步骤III 
—在完全除去游离水之后，使得到的1.25g的干三元共沉淀物在40ml的去离子水中水合20分钟。 
—将20ml的0.035摩尔/升的EDAC和0.014摩尔/升的NHS的溶液加到含有三元共沉淀物和去离子水的容器中，在缓和搅拌和室温下使三元共沉淀物交联2小时。
—除去EDAC溶液，用磷酸盐缓冲液(PBS)洗涤三元共沉淀物，在温和搅拌下在新鲜的PBS中，在37℃下培养2小时。 
—在PBS中2小时后，用去离子水洗涤三元共沉淀物，在温和搅拌下在37℃下培养两个10分钟的间隔。 
—然后将三元共沉淀物在37℃下干燥72小时。图9表示EDAC交联后的胶原蛋白/糖胺聚糖/透钙磷石三元共沉淀物的X射线衍射谱图(Cu-K(α)照射)。 
步骤IV 
—将交联的三元共沉淀物颗粒放在50ml37℃的去离子水中，使用氨水将溶液的pH调节为6.67。 
—温度和pH维持恒定48小时，此后过滤出共沉淀物，在去离子水中洗涤，在37℃下风干。 
—转化为磷酸八钙后的共沉淀物的X射线衍射谱图表示在图10中(EDAC交联的胶原蛋白/糖胺聚糖/CaP三元共沉淀物在37℃和pH6.67下向磷酸八钙转化72小时后，形成胶原蛋白/糖胺聚糖/磷酸八钙生物复合物，Cu-K(α)照射)。 
实施例3
实施例3是上述合成方法的例子，进行步骤I～V。在室温和约4.5的pH下进行三元共沉淀。如在实施例2中，通过仔细控制氢氧化钙和硝酸钙浓度实现pH控制，不使用滴定剂。然后将得到的三元共沉淀物冷冻至-20℃，放置在真空下，然后加热使游离水(即冰)升华。使用1-乙基3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺处理进行初级交联。然后将得到的干燥的共沉淀物在pH8.50和37℃下转化为磷灰石。使用γ射线照射进行次级交联。 
材料
I型：由牛腱溶解的酸，Integra Life Sciences Plainsboro，美国新泽西州 糖胺聚糖：来自鲨鱼软骨的软骨素-6-硫酸酯；钠盐；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯) 
钙源：(i)氢氧化钙Ca(OH)2；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯)；(ii)硝酸钙；Ca(NO3)2·4H2O；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯)； 
磷源：磷酸H3PO4；BDH Laboratory Supplies(英国普尔) 
滴定剂：无 
交联剂：(i)1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺(＝EDAC)；Sigma-AldrichInc(美国密苏里州圣路易斯)；(ii)N-羟基琥珀酰亚胺(＝NHS)；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯) 
程序
步骤I 
—选择透钙磷石与胶原蛋白+糖胺聚糖的目标质量比为3:1。 
—在200ml的总反应体积中，使胶原蛋白+糖胺聚糖的浓度为10mg/ml。 
—使用pH变量的经验三维图(在恒定的[Ca2+]与[P]反应物离子比为1.0下)，改变：(i)离子浓度(即[Ca2+]＝[H3PO4])和(ii)硝酸钙:氢氧化钙的比，确认pH恒定为4.5的点的轨迹。这表示在图11中(设定离子浓度和硝酸钙∶氢氧化钙的比的组合，以维持pH＝4.5)。 
—将该点的轨迹叠加在透钙磷石质量产率的图上(具有相同的坐标轴)，确认它与30mg/ml(即3倍于胶原蛋白+糖胺聚糖的浓度)的曲线的交点，使得可以设定反应物浓度，在该反应物浓度下，在pH为4.5([Ca2+]＝[H3PO4]＝0.1768摩尔/升；Ca(NO3)2·4H2O:Ca(OH)2＝0.049)下，可以制备含有磷酸钙(30mg/ml)与胶原蛋白+糖胺聚糖(10mg/ml)的质量比为3:1的三元共沉淀物浆体。这表示在图12中：确定含有磷酸钙与胶原蛋白+糖胺聚糖的质量比为3:1的三元共沉淀物浆体的pH4.5下的合成条件。 
—将1.837g的胶原蛋白分散在冰浴中冷却的171.4ml的0.1768摩尔/升的H3PO4中，使用配备直径19mm的定子的均质器在15000转/分钟下 混合90分钟，制备胶原蛋白分散液。 
—通过周期地振荡分散溶解糖胺聚糖，使0.163g软骨素-6-硫酸酯在室温下溶解在14.3ml的0.1768摩尔/升的磷酸中，制备糖胺聚糖溶液。 
—90分钟后，在15,000转/分钟的连续均质下，将14.3ml糖胺聚糖溶液以约0.5ml/分钟的速率加到混合的胶原蛋白分散液中，所得到的胶原蛋白/糖胺聚糖分散液总共混合90分钟。 
—在90分钟的混合后，在15,000转/分钟的恒定搅拌下，用30分钟将2.498g的Ca(OH)2和0.380g的Ca(NO3)2·4H2O加到胶原蛋白/糖胺聚糖分散液中，制备胶原蛋白/糖胺聚糖/CaP三元共沉淀物浆体，此后再向混合浆体中加入14.3ml的0.1768摩尔/升的磷酸。 
—三元共沉淀物浆体的pH约为4.5。 
—使三元共沉淀物浆体在25℃下停留48小时。 
步骤II 
—将三元共沉淀物浆体放在-20℃的冷冻机中，使其冷冻过夜。 
—然后从冷冻机取出冷冻的浆体，放在约80毫托的真空中，使温度升至室温，这样使冰从浆体中升华，使其进行48小时。除去游离水后的胶原蛋白/糖胺聚糖/透钙磷石三元共沉淀物的X射线衍射谱图(Cu-K(α)照射)表示在图13中。 
步骤III 
—在完全除去游离水之后，使得到的1.25g的干三元共沉淀物在40ml的去离子水中水合20分钟。 
—将20ml的0.018摩尔/升EDAC和0.007摩尔/升NHS的溶液加到含有三元共沉淀物和去离子水的容器中，在缓和搅拌和室温下使三元共沉淀物交联2小时。 
—除去EDAC溶液，用磷酸盐缓冲液(PBS)洗涤三元共沉淀物，在温和搅拌下在新鲜的PBS中，在37℃下培养2小时。 
—在PBS中2小时后，用去离子水洗涤三元共沉淀物，在温和搅拌和 37℃下培养两个10分钟的间隔。 
—然后将三元共沉淀物在37℃下干燥72小时。EDAC交联后的胶原蛋白/糖胺聚糖/透钙磷石三元共沉淀物的X射线衍射谱图(Cu-K(α)照射)表示在图14中。 
步骤IV 
—将交联的三元共沉淀物颗粒放在37℃的50ml的预先用透钙磷石饱和的去离子水中，使用氨水将溶液的pH调节为8.50。 
—维持温度和pH恒定72小时，此后过滤出共沉淀物，在去离子水中洗涤，在37℃下风干。转化为磷灰石后的共沉淀物的X射线衍射谱图表示在图15中(EDAC交联的胶原蛋白/糖胺聚糖/CaP三元共沉淀物在37℃和8.50的pH下向磷灰石转化72小时后，形成胶原蛋白/糖胺聚糖/磷灰石生物复合物，Cu-K(α)照射)。 
步骤V 
—将干燥的胶原蛋白/糖胺聚糖/Ap三元共沉淀物进行32.1kGy剂量的γ射线照射。图16表示γ射线照射后的X射线衍射谱图(经γ射线照射的次级交联后的EDAC交联的胶原蛋白/糖胺聚糖/Ap三元共沉淀物)。 
实施例4 
材料
胶原蛋白：复原的提取了胃蛋白酶的猪皮胶原蛋白(端胶原)；85％I型，15％III型；Japan Meat Packers(日本大阪)。 
糖胺聚糖：来自鲨鱼软骨的软骨素-6-硫酸酯；钠盐；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯) 
钙源：(i)氢氧化钙Ca(OH)2；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯)；(ii)硝酸钙；Ca(NO3)2·4H2O；Sigma-Aldrich Inc(美国密苏里州圣路易斯)； 
磷源：磷酸H3PO4；BDH Laboratory Supplies(英国普尔)
滴定剂：氨水；NH3；BDH Laboratory Supplies(英国普尔) 
程序
步骤I 
—在室温下将Ca(OH)2溶解在0.48摩尔/升的H3PO4中至0.12摩尔/升的浓度，制备出溶液A，将所得到的溶液滴定至pH为3.2。 
—将软骨素-6-硫酸酯溶解在去离子水中至3.2g/L的浓度，制备出悬浮液B。在恒定搅拌下，以1.5的硝酸根:氢氧根的摩尔比将Ca(NO3)2·4H2O和Ca(OH)2加到软骨素硫酸酯溶液中，制备总钙浓度为2.4摩尔/升的悬浮液。 
—将0.144g的胶原蛋白加到20ml的溶液A中，使用均质器混合至溶解。然后在恒定搅拌下将4ml的悬浮液B加到溶液A中。持续搅拌60分钟，监测pH以确保pH维持在3.15<pH<3.30的范围中。然后使所得到的浆体在室温下老化24小时。 
步骤II 
—使所述浆体在37℃下风干5天，用去离子水洗涤剩余的三元共沉淀物，接着在37℃下再干燥24小时。 
步骤III 
—将共沉淀物放在稀醋酸(pH＝3.2)中，用30kGy的γ射线照射剂量照射。然后从溶液中除去交联的沉淀物，洗涤，在37℃下风干。 
步骤IV 
—将交联的共沉淀物颗粒放在37℃的50ml去离子水中，使用氨水将溶液的pH调节为6.65。维持恒定温度和pH48小时，此后过滤出共沉淀物，在去离子水中洗涤，在37℃下风干。 
步骤V
—将交联的水解的共沉淀物颗粒放在室温的真空箱中，施加50毫托的真空度，然后将温度升高至105℃。24小时后，将温度降至室温，释放真空。 
图17表示刚刚进行三元共沉淀和干燥(步骤I和II)后的复合物的X射线衍射谱图。该谱图证实主要存在的相是透钙磷石。 
图18表示初级交联(步骤III)后的共沉淀物颗粒的结构的SEM显微照片。值得注意的是颗粒在微观结构的均—性质。 
水解为磷酸八钙的过程(步骤IV)表示在图19的XRD谱图中。在12.5°透钙磷石峰强度逐渐减弱，在4.5°磷酸八钙(OCP)的主峰增强，这表明无机相用48小时转化为OCP。 
复合物的TEM图表示在图20中。可以看出，分散在胶原蛋白/糖胺聚糖母体中的10～20nm的低纵横比的磷酸钙晶体呈无规分布。 
本发明的复合生物材料可以用作可生物吸收的材料。可以预期，移植后，由该材料制备的构件将完全吸收，仅仅留下健康的再生的组织，丝毫不留下移植物本身。

Claims (19)

1.一种材料，所述材料包含三元共沉淀物，所述三元共沉淀物包含胶原蛋白、磷酸钙材料和一种或多种糖胺聚糖，其中，所述三元共沉淀物的沉淀在酸性水溶液中实现。 
2.如权利要求1所述的材料，其中所述磷酸钙材料选自透钙磷石、磷酸八钙和/或磷灰石中的一种或多种。 
3.如权利要求2所述的材料，其中所述磷酸钙材料选自：透钙磷石和磷酸八钙的组合；透钙磷石和磷灰石的组合；或磷酸八钙和磷灰石的组合。 
4.如权利要求1所述的材料，其中所述材料适合转变为合成生物材料。 
5.如权利要求1所述的材料，其中所述三元共沉淀物由胶原蛋白、透钙磷石和一种或多种糖胺聚糖组成。 
6.如权利要求1所述的材料，其中所述材料是复合生物材料。 
7.如权利要求6所述的材料，所述复合生物材料用作骨或牙科替代材料。 
8.如权利要求1～7中任一项所述的材料，其中所述胶原蛋白与所述一种或多种糖胺聚糖已被交联。 
9.如权利要求1～7中任一项所述的材料，其中所述胶原蛋白以5重量％～90重量％的量存在在所述材料中。 
10.如权利要求9所述的材料，其中所述胶原蛋白以15重量％～60重量％的量存在在所述材料中。 
11.如权利要求1～7中任一项所述的材料，其中所述一种或多种糖胺聚糖以0.01重量％～12重量％的量存在在所述材料中。 
12.如权利要求11所述的材料，其中所述一种或多种糖胺聚糖以1重量％～5.5重量％的量存在在所述材料中。 
13.如权利要求1～7中任一项所述的材料，其中，所述材料包含透钙磷石时，胶原蛋白与透钙磷石的重量比为10:1～1:100。 
14.如权利要求13所述的材料，其中所述胶原蛋白与透钙磷石的重量比为5:1～1:20。 
15.如权利要求1～7中任一项所述的材料，其中，所述材料包含磷酸八钙时，胶原蛋白与磷酸八钙的重量比为10:1～1:100。 
16.如权利要求15所述的材料，其中所述胶原蛋白与磷酸八钙的重量比为5:1～1:20。 
17.如权利要求1～7中任一项所述的材料，其中胶原蛋白与一种或多种糖胺聚糖总量的重量比为8:1～30:1。 
18.如权利要求1所述的材料，所述材料包含一种或多种磷酸钙材料的颗粒、胶原蛋白和一种或多种糖胺聚糖，其中所述胶原蛋白和所述一种或多种糖胺聚糖交联形成母体， 
所述磷酸钙材料的颗粒分散在所述母体中，和 
所述磷酸钙材料选自透钙磷石、磷酸八钙和/或磷灰石中的一种或多种。 
19.一种包含权利要求1～7或18中任一项所述材料的制品，所述制品用作人工骨材料、骨移植物、骨嫁接物、骨替代物、骨支架、填充物、涂料或粘固剂。 
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Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040081704A1 (en) 1998-02-13 2004-04-29 Centerpulse Biologics Inc. Implantable putty material
US20020114795A1 (en) 2000-12-22 2002-08-22 Thorne Kevin J. Composition and process for bone growth and repair
US7166133B2 (en) 2002-06-13 2007-01-23 Kensey Nash Corporation Devices and methods for treating defects in the tissue of a living being
US20040054414A1 (en) 2002-09-18 2004-03-18 Trieu Hai H. Collagen-based materials and methods for augmenting intervertebral discs
US7744651B2 (en) 2002-09-18 2010-06-29 Warsaw Orthopedic, Inc Compositions and methods for treating intervertebral discs with collagen-based materials
JP2006515765A (ja) 2002-11-15 2006-06-08 エスディージーアイ・ホールディングス・インコーポレーテッド 滑膜性関節を治療するためのコラーゲンベース材料および方法
GB2407580B (en) * 2003-10-28 2009-02-25 Univ Cambridge Tech Biomaterial
GB2424223C (en) * 2005-03-07 2011-02-02 Massachusetts Inst Technology Biomaterial.
US8118779B2 (en) 2006-06-30 2012-02-21 Warsaw Orthopedic, Inc. Collagen delivery device
US8399619B2 (en) 2006-06-30 2013-03-19 Warsaw Orthopedic, Inc. Injectable collagen material
GB2440721A (en) * 2006-08-11 2008-02-13 Univ Cambridge Tech Composite biomaterial formed by cooling a fluid composition on a porous solid and removing solidified crystals of the liquid carrier
US7718616B2 (en) 2006-12-21 2010-05-18 Zimmer Orthobiologics, Inc. Bone growth particles and osteoinductive composition thereof
WO2009056804A2 (en) * 2007-10-29 2009-05-07 Orthomimetics Ltd Elastic composite biomaterial
GB2457756A (en) * 2008-01-09 2009-09-02 Univ Aberdeen Bioceramic calcium phosphosilicate compositions
JP5478872B2 (ja) * 2008-11-05 2014-04-23 国立大学法人東北大学 人工骨材
EP2389204B1 (en) 2009-01-23 2019-07-03 Royal College of Surgeons in Ireland Layered scaffold suitable for osteochondral repair
CA2754501A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-10 Biomimetic Therapeutics, Inc. Platelet-derived growth factor compositions and methods for the treatment of osteochondral defects
US8568590B2 (en) * 2009-05-07 2013-10-29 Phillip Barak Phosphate recovery from acid phase anaerobic digesters
GB201003656D0 (en) 2010-03-05 2010-04-21 Tigenix Ltd Fabrication process
KR20110117382A (ko) * 2010-04-21 2011-10-27 주식회사 메가젠임플란트 표면에 콜라겐이 결합된 이상인산칼슘 골대체재의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 골대체재
WO2012068135A1 (en) 2010-11-15 2012-05-24 Zimmer Orthobiologics, Inc. Bone void fillers
US8551525B2 (en) 2010-12-23 2013-10-08 Biostructures, Llc Bone graft materials and methods
US20130338237A1 (en) 2010-12-31 2013-12-19 Ahmet Cuneyt Tas Preparation of brushite and octacalcium phosphate granules
WO2012093939A1 (en) * 2011-01-05 2012-07-12 Vereniging Voor Christelijk Hoger Onderwijs, Wetenschappelijk Onderzoek En Patiëntenzorg Particles comprising calcium phosphate and use thereof
EP2529764A1 (de) 2011-05-31 2012-12-05 Curasan AG Biologisch degradierbares kompositmaterial
CN102416200B (zh) * 2011-12-02 2013-09-11 四川大学 一种构建胶原基生物大分子/羟基磷灰石微球复合支架材料的制备方法
US10207027B2 (en) 2012-06-11 2019-02-19 Globus Medical, Inc. Bioactive bone graft substitutes
WO2014060443A2 (en) 2012-10-15 2014-04-24 Royal College Of Surgeons In Ireland A composite scaffold for use as a tissue engineering implant
CN102872481A (zh) * 2012-10-22 2013-01-16 天津市赛宁生物工程技术有限公司 可重建生物骨板
CN106999623A (zh) * 2014-11-27 2017-08-01 东洋纺株式会社 多孔质复合体、骨再生材料以及多孔质复合体的制造方法
US11234747B2 (en) * 2015-02-25 2022-02-01 National University Corporation Tokyo Medical And Dental University Medical device, device structures for dentistry, for head and neck surgery and for orthopedic surgery, and method for bonding medical device to bone
CN108136073B (zh) 2015-06-24 2021-02-02 生物科技有限公司 包括颗粒蛋壳膜的组织工程化支架
CN104921956A (zh) * 2015-06-24 2015-09-23 苏州乔纳森新材料科技有限公司 一种牙齿修复材料及其制备方法
GB201519923D0 (en) 2015-11-11 2015-12-23 Biovotec Dac And Biovotec As Dry biocompatible disintegrateable films for delivering particulate egg shell membrane to a wound
JP6995437B2 (ja) * 2017-11-10 2022-02-04 多木化学株式会社 コラーゲン－コンドロイチン硫酸のゲル材料
CN108815576A (zh) * 2018-07-06 2018-11-16 宣城南巡智能科技有限公司 一种复合型骨基质材料及其制备工艺
DE102019211781A1 (de) * 2019-08-06 2021-02-11 Gebr. Brasseler Gmbh & Co. Kg Zubereitung und Fertigmischung zur Verwendung in medizinischen oder dentalen Anwendungen, medizinisches oder dentales Produkt sowie dessen Verwendung und seine Herstellung
CN111249523B (zh) * 2020-03-10 2021-07-13 四川大学 仿骨复合材料支架及其制备方法
CN112121233A (zh) * 2020-07-17 2020-12-25 上海摩漾生物科技有限公司 酪蛋白钙磷微球胶原蛋白填充剂及其制备方法以及酪蛋白钙磷微球的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1403165A (zh) * 2002-09-26 2003-03-19 东南大学 用于硬组织修复的活性组合物及其制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2585576B1 (fr) * 1985-07-30 1992-01-03 Bioetica Sa Produit de remplacement de la matrice osseuse favorisant l'osteogenese
JPS63229058A (ja) * 1987-03-17 1988-09-22 大鳥　泰雅 骨形成材料の製法
US5034059A (en) * 1989-02-17 1991-07-23 Norian Corporation Composition comprising octacalcium phosphate crystals and polypeptide
US5320844A (en) * 1992-03-12 1994-06-14 Liu Sung Tsuen Composite materials for hard tissue replacement
US5532217A (en) * 1992-04-24 1996-07-02 Silver; Frederick H. Process for the mineralization of collagen fibers, product produced thereby and use thereof to repair bone
EP0842670A1 (en) * 1996-11-13 1998-05-20 Katsunari Nishihara Biomedical materials
US6432710B1 (en) * 1998-05-22 2002-08-13 Isolagen Technologies, Inc. Compositions for regenerating tissue that has deteriorated, and methods for using such compositions
WO2000016822A1 (en) * 1998-09-21 2000-03-30 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Compositions and methods for tissue repair
CN101347635B (zh) * 1999-12-09 2013-10-16 H.C.罗伯特·马泰斯·斯蒂夫腾 用镁盐稳定的透钙磷石水硬性胶凝材料
JP3916516B2 (ja) * 2002-06-10 2007-05-16 独立行政法人科学技術振興機構 硬組織−軟組織界面再生用足場材料
GB2407580B (en) * 2003-10-28 2009-02-25 Univ Cambridge Tech Biomaterial

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1403165A (zh) * 2002-09-26 2003-03-19 东南大学 用于硬组织修复的活性组合物及其制备方法

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