CN103961740B - 具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的具有增强和加速骨形成的可塑性骨移植材料，为膏胶体，主要由脱钙骨基质、聚磷酸锶钙或聚磷酸锶、载体材料组成；其制备方法：将供体骨经脱脂和脱钙，消毒灭菌制成脱钙骨基质粉体；将磷酸二氢锶和磷酸二氢钙进行配料，烧结得到结晶态的聚磷酸锶钙；或者将得到的聚磷酸锶钙继续加热至其熔化，然后将其倒入冰水或冰中快速冷却淬火得到无定型态的聚磷酸锶钙；或者将磷酸二氢锶烧结得到聚磷酸锶；将聚磷酸锶钙或聚磷酸锶粉碎；将脱钙骨基质粉体、聚磷酸锶钙粉体或聚磷酸锶粉体、载体材料按照所述可塑性骨移植材料确定的比例混合均匀即得。本发明提供的骨移植材料具有增强和加速骨形成的能力，同时能满足临床上对骨移植材料可塑性的要求。

Description

具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料及制备方法

技术领域

本发明涉及生物医学材料技术领域，特别是涉及适用于治疗人体骨组织损伤和疾病的生物医学骨材料技术领域。

背景技术

由创伤、发育畸形、退变性疾病、以及骨肿瘤等引发的骨缺损和骨组织疾患一直是威胁人类健康的重要因素之一。目前，临床上主要采用骨移植术来治疗上述病症，骨移植材料能否实现后期成骨是骨移植术成功与否的关键。传统的骨移植材料包括自体骨、同种异体骨、异种骨和人工骨。自体骨因具有良好的骨传导、骨诱导和骨生成作用,至今依然是骨移植的金标准，但是自体骨移植存在着供骨量有限、手术时间长、术中额外失血多以及供骨区长期疼痛、骨折、深部感染以及腹部疝等并发症。同种异体骨和异种骨的来源广泛，但是存在免疫和疾病传染风险。早期的人工骨材料主要是磷酸钙等生物陶瓷，一般认为这类材料仅具有骨传导作用。

针对传统骨移植材料的不足，人们一直在研究探索新的骨移植材料，以实现能够早日减少病人痛苦和恢复组织功能。上世纪60年代Urist发现脱钙骨基质(DBM)具有诱导成骨的能力，DBM在骨移植临床上经过了几十年的应用，其安全性相对可靠，但不足之处在于其骨诱导性受到供体和制备过程的影响，成骨能力有待进一步提高。CN101716371A公开了一种掺锶聚磷酸钙骨组织工程支架材料，该材料具有促成骨和促血管化的功能。CN1596995A和CN1596994A分别公开了由聚磷酸锶和聚磷酸钙组成的骨组织工程支架材料和骨组织修复填充材料，上述两种材料具有抑制破骨细胞形成和促进成骨细胞生长的作用。虽然在生物陶瓷中加入锶有助于成骨，但是其成骨方式仍然属于骨传导成骨，不具有异位成骨的骨诱导功能，并且其成骨时间较长，在植入16周后其成骨百分数仍不到50％(JMaterSci:MaterMed(2009)20:1505–1512)。

在骨移植材料的设计中，除了要考虑增强和加速骨形成这些关键指标外，同时还应该关注骨移植材料在临床使用中的可操作性。粉末状的骨移植材料由于能够提供与植入位点细胞最大的相互作用表面，被认为具有较好的生物活性。粉末状骨移植材料在临床使用中通常都是采取舀入方法将粉末状骨移植材料植入骨移植部位。然而，粉末状的骨移植材料通过这种移植方式植入骨移植部位存在诸多问题，其中除了将骨材料粉末通过舀入的方法植入骨移植部位既费时也费力外，骨移植材料粉末容易从植入位点迁移，术后不稳定，不固定等，这些问题限制了粉末状骨移植材料在临床上推广应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合骨移植材料及其制备方法，使制备的骨移植材料具有增强和加速骨形成的能力，同时满足临床上对骨移植材料可塑性的要求。

本发明的基本思想是将脱钙骨基质和聚磷酸锶钙进行复配，或者将脱钙骨基质和聚磷酸锶进行复配，并将它们分散于可降解生物相容性载体材料中，使骨移植材料具有增强和加速骨形成能力的同时具有良好的可塑性。

本发明提供的具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料，为膏胶体，主要由脱钙骨基质、聚磷酸锶钙或聚磷酸锶、载体材料组成，其中，脱钙骨基质为5～9体积份，聚磷酸锶钙或聚磷酸锶1～5体积份，载体材料的体积:脱钙骨基质和聚磷酸锶钙或聚磷酸锶的总体积比＝(4:6)～(7:3)，所述聚磷酸锶钙，其锶离子的摩尔含量不低于锶离子和钙离子总摩尔量的10％，所述载体材料为液态可降解生物相容性材料。进一步地，所述脱钙骨基质优选为8～9体积份，聚磷酸锶钙或聚磷酸锶优选为1～2体积份。

上述骨移植材料中，所述载体材料优先选用粘度为9～1000泊(25℃)的液态可降解具有生物相容性载体材料，且不干扰脱钙骨基质的骨诱导性。载体材料与脱钙骨基质和聚磷酸锶钙混合后形成可任意塑形的膏胶体，根据载体材料含量的多少，可以是在手术时通过注射工具将骨移植材料注入到骨移植位点的膏状体，也可以是通过手压的方式将骨移植材料直接压入到骨移植位点的胶泥体。所述载体材料进一步优先选用含有天然多糖、蛋白质、甘油、甘油三脂、胆固醇中至少一种的材料。所述天然多糖可以为葡聚糖、海藻酸钠、透明质酸、淀粉、纤维素及其改性衍生物、壳聚糖及其改性衍生物，纤维素改性衍生物可以为甲基纤维素、羧甲基纤维素或羟丙基纤维素，壳聚糖改性衍生物可以为羧甲基壳聚糖或者羟丙基壳聚糖；所述蛋白质可以为胶原、明胶、弹性蛋白或粘连蛋白。

上述骨移植材料中，所述聚磷酸锶钙具有可控的锶离子释放性能，其锶离子释放性能可通过控制聚磷酸锶钙中锶离子含量、聚磷酸锶钙粉体的粒径以及聚磷酸锶钙的结晶状态来进行调控，优选的粉体粒径范围为70～1000μm，优选的锶离子的摩尔含量不低于锶离子和钙离子总摩尔量的50％，更优选地，聚磷酸锶钙中锶离子的摩尔含量不低于锶离子和钙离子总摩尔量的70％，所述聚磷酸锶钙的结晶状态，可以是无定型态的，也可以是结晶态的。

上述骨移植材料中，所述聚磷酸锶的粒径优先考虑70～1000μm。

上述具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料，可通过下述方法进行制备，该方法包括以下步骤：

(1)将供体骨去除骨膜、肌肉、连接组织和软骨，经洗净、干燥后在液氮中破碎成粉体，然后依次进行脱脂和脱钙，再用水洗净，最后经冷冻干燥、消毒灭菌即得脱钙骨基质粉体；

(2)将磷酸二氢锶和磷酸二氢钙按照聚磷酸锶钙中的锶离子含量进行配料，然后在500～1000℃烧结1～5h，使磷酸二氢锶和磷酸二氢钙发生聚合反应，得到结晶态的聚磷酸锶钙；或者将烧结得到的聚磷酸锶钙继续加热升温至其熔化，然后将其倒入冰水或冰中快速冷却淬火得到无定型态的聚磷酸锶钙；或者将磷酸二氢锶在500～1000℃烧结1～5h得到聚磷酸锶；

(3)将步骤(2)制备得到的聚磷酸锶钙或者聚磷酸锶粉碎为粉体；

(4)将脱钙骨基质粉体、聚磷酸锶钙粉体或者聚磷酸锶粉体、载体材料按照所述可塑性骨移植材料确定的比例混合均匀，即得到所要制备的可塑性骨移植材料。

上述方法中，所述脱钙骨基质粉体的粒径优先考虑为70～1500μm，所述聚磷酸锶钙粉体或聚磷酸锶粉体的粒径优先考虑为70～1000μm。

上述方法中，所述脱脂可采取将在液氮中破碎所得粉体在脱脂溶剂中浸泡12～24h来实现，所述脱钙可采取将脱脂后的粉体在浓度为0.5～1mol/L的脱钙溶剂中浸泡4～24h来实现。

上述方法中，所述脱脂溶剂可为氯仿、乙醚或者丙酮；所脱钙溶剂可为盐酸、甲酸或者乙酸。

上述方法中，所述磷酸二氢锶可通过市场购买，也可由碳酸锶与其重量至少1.5倍的磷酸在5～45℃反应制取，所述磷酸的摩尔浓度为13～16mol/L，反应时间至少为1h，反应时间届满后经过滤洗涤去除磷酸二氢锶上的磷酸。

上述方法中，所述磷酸二氢钙可通过市场购买，也可由碳酸钙与其重量至少1.5倍的磷酸在5～45℃反应得到，所述磷酸的摩尔浓度为13～16mol/L，反应时间至少为1h，反应时间届满后经过滤洗涤去除磷酸二氢钙锶上的磷酸。

上述方法中，聚磷酸锶钙的结晶状态可通过调节锶离子含量和烧结温度来进行调控。γ型聚磷酸锶钙中锶离子的摩尔含量低于锶离子和钙离子总摩尔量的50％，烧结温度为500～650℃；β型聚磷酸锶钙中锶离子的摩尔含量低于锶离子和钙离子总摩尔量的50％，烧结温度为700～950℃；α型聚磷酸锶钙中锶离子的摩尔含量大于或等于锶离子和钙离子总摩尔量的50％，烧结温度为900～1000℃；无定型态聚磷酸锶钙的制备方法为：将烧结得到的聚磷酸锶钙继续加热升温至其熔化，然后将其倒入冰水或冰中快速冷却淬火即得。

与现有技术相比，本发明具有以下十分突出的技术效果和优点：

1.本发明提供的可塑性骨移植材料，是一种由脱钙骨基质、聚磷酸锶钙或聚磷酸锶、载体材料组成的、形态为膏胶体的新型骨移植材料。由于其脱钙骨基质和聚磷酸锶钙或聚磷酸锶中锶元素的协同作用，显著增强和加速了骨的形成，使病人的组织功能得到早日康复，减少了病人痛苦。实验表明，本发明的可塑性骨移植材料具有明显增强和加速骨形成的能力，在肌肉异位成骨模型中，将本发明的可塑性骨移植材料植入骨移植部位，4周即可达到85％的成骨百分数；在脊柱融合模型中，将本发明的可塑性骨移植材料植入骨移植部位，8周达到了92％的脊柱融合率。

2.本发明提供的可塑性骨移植材料，形态为膏胶体，可塑性好，并且可根据不同的应用需求，通过调整载体材料的种类、载体材料的量来调整其可塑性，可制备成通过注射工具将骨移植材料注入到骨移植位点的膏状体，也可制备成通过手压将骨移植材料直接压入到骨移植位点的胶泥体，因此不但能用于各种一般的骨缺损部位植入，而且能满足不规则的骨缺损或者脊柱融合等方面的特殊需要，具有广泛的临床应用前景。

3.本发明提供的骨移植材料，由于其形态为膏胶体，可塑性好，在骨移植手术中可通直接压入或者注射的方式植入骨移植位点，克服了粉末状骨移植材料容易从植入位点迁移，术后不稳定以及不固定的缺陷，其安全性能高，可操作性强。

附图说明

图1为实施例1制备的DBM粉体的扫描电镜图片；

图2-A至图2-D分别为实施例1～4制备的不同晶型聚磷酸锶钙的XRD衍射图；

图3为实施例1～4制备的聚磷酸锶钙在模拟体液中的的锶离子释放曲线；

图4-A、图4-B分别为对比例1和实施例8中可塑性骨移植材料和DBM植入裸大鼠腹部肌肉4周后的组织切片HE染色图；

图5为对比例1和实施例8中可塑性骨移植材料和DBM植入裸大鼠腹部肌肉4周后的体内碱性磷酸酶活性图；

图6为实施例1制备的DBM体外诱导C2C12细胞的碱性磷酸酶(ALP)活性柱状图。

图7为实施例9中可塑性骨移植材料植入大鼠脊柱后的大鼠脊柱融合图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的描述。有必要在此指出的是，实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可根据上述的发明内容作出一些非本质的改进和调整，但这样的实施仍属于本发明的保护范围。

实施例1：制备可塑性骨移植材料

(1)脱钙骨基质(DBM)粉体的制备

将供体长骨洗净，除去骨膜、肌肉、连接组织和软骨等，用蒸馏水洗净，然后切成小块骨，冷冻干燥后在液氮中破碎成粒径为500～1500μm的粉体。将所得粉体用氯仿脱脂12h后用浓度为0.5mol/L的盐酸脱钙4h，用蒸馏水清洗脱钙后的粉体直至洗出液呈中性。将清洗后的粉体经冷冻干燥脱水、γ射线消毒灭菌后得到DBM粉体，其扫描电镜(SEM)图片如图1所示。

(2)聚磷酸锶钙粉体的制备

按锶离子的摩尔含量占锶离子和钙离子总摩尔量的80％称取碳酸锶和碳酸钙，将碳酸锶和碳酸钙混合均匀后与它们重量2.5倍的磷酸在室温反应约4h，磷酸的浓度为15mol/L，将反应产物用无水乙醇清洗至滤液的pH呈中性得到磷酸二氢锶和磷酸二氢钙的混合料，将混合料放入坩埚中于500℃烧结约1h，然后升温至900℃烧结约4h，使磷酸二氢锶和磷酸二氢钙发生聚合反应，烧结完成后随炉自然冷却至室温，最后将所得聚磷酸锶钙粉碎、过筛即得到粒径为800～1000μm的聚磷酸锶钙粉体，其XRD图见图2-A，由该图可知，采用该工艺制备的聚磷酸锶钙为α晶型。

(3)载体材料的制备

将分子量为150万的透明质酸在磁力搅拌下溶解于蒸馏水中制备成质量浓度为1％的透明质酸水溶液，然后加入该水溶液4倍体积的甘油，混合均匀后即制备得到含透明质酸和甘油的载体材料。

(4)可塑性骨移植材料的制备

将9体积份的DBM粉体与1体积份的聚磷酸锶钙粉体混合均匀，再按照载体材料体积:DBM粉体和聚磷酸锶钙粉体总体积＝7:3的比例加入载体材料，混合均匀即得到本发明所述可塑性骨移植材料。

实施例2：制备可塑性骨移植材料

(1)脱钙骨基质(DBM)粉体的制备

将供体长骨洗净，除去骨膜、肌肉、连接组织和软骨等，用蒸馏水洗净，然后切成小块骨，冷冻干燥后在液氮中破碎成粒径为500～1000μm的粉体。将所得粉体用乙醚脱脂18h后用浓度为1mol/L的乙酸脱钙24h，用蒸馏水清洗脱钙后的粉体直至洗出液呈中性。将清洗后的粉体经冷冻干燥脱水、γ射线消毒灭菌后得到DBM粉体。

(2)聚磷酸锶钙粉体的制备

按锶离子的摩尔含量占锶离子和钙离子总摩尔量的45％称取碳酸锶和碳酸钙，将碳酸锶和碳酸钙混合均匀后与它们重量1.5倍的磷酸在室温反应约2h，磷酸的浓度为16mol/L，将反应产物用无水乙醇清洗至滤液的pH呈中性得到磷酸二氢锶和磷酸二氢钙的混合料，将混合料放入坩埚中于500℃烧结约1h，然后升温至700℃烧结约3h，使磷酸二氢锶和磷酸二氢钙发生聚合反应，烧结完成后随炉自然冷却至室温，最后将所得聚磷酸锶钙粉碎、过筛即得到粒径为300～500μm的聚磷酸锶钙粉体，其XRD图见图2-B，由该图可知，采用该工艺制备的聚磷酸锶钙为β晶型。

(3)载体材料的制备

将分子量为200万的葡聚糖在磁力搅拌下溶解于蒸馏水中制备成质量浓度为1％的葡聚糖水溶液，以其为载体材料。

(4)可塑性骨移植材料的制备

将5体积份的DBM粉体与5体积份的聚磷酸锶钙粉体混合均匀，再按照载体材料体积:DBM粉体和聚磷酸锶钙粉体总体积＝7:3的比例加入载体材料，混合均匀即得到本发明所述可塑性骨移植材料。

实施例3：制备可塑性骨移植材料

(1)脱钙骨基质(DBM)粉体的制备

将供体长骨洗净，除去骨膜、肌肉、连接组织和软骨等，用蒸馏水洗净，然后切成小块骨，冷冻干燥后在液氮中破碎成粒径为1000～1500μm的粉体。将所得粉体用丙酮脱脂24h后用浓度为1mol/L的甲酸脱钙24h，用蒸馏水清洗脱钙后的粉体直至洗出液呈中性。将清洗后的粉体经冷冻干燥脱水、γ射线消毒灭菌后得到DBM粉体。

(2)聚磷酸锶钙粉体的制备

按锶离子的摩尔含量占锶离子和钙离子总摩尔量的35％称取磷酸二氢锶和磷酸二氢钙，然后将它们混合均匀形成混合料，将混合料放入坩埚中于500℃烧结约4h，使磷酸二氢锶和磷酸二氢钙发生聚合反应，烧结完成后随炉自然冷却至室温，最后将所得聚磷酸锶钙粉碎、过筛即得到粒径为400～700μm的聚磷酸锶钙粉体，其XRD图见图2-C，由该图可知，采用该工艺制备的聚磷酸锶钙为γ晶型。

(3)载体材料的制备

将胶原在磁力搅拌下加热变性溶解于蒸馏水中制备成质量浓度为3％的胶原溶液，然后加入该溶液2倍体积的甘油，混合均匀后即制备得到含胶原和甘油的载体材料。

(4)可塑性骨移植材料的制备

将8体积份的DBM粉体与2体积份的聚磷酸锶钙粉体混合均匀，再按照载体材料体积:DBM粉体和聚磷酸锶钙粉体总体积＝5:5的比例加入载体材料，混合均匀即得到本发明所述可塑性骨移植材料。

实施例4：制备可塑性骨移植材料

(1)脱钙骨基质(DBM)粉体的制备

将供体长骨洗净，除去骨膜、肌肉、连接组织和软骨等，用蒸馏水洗净，然后切成小块骨，冷冻干燥后在液氮中破碎成粒径为70～500μm的粉体。将所得粉体用氯仿脱脂12h后用浓度为0.5mol/L的盐酸脱钙4h，用蒸馏水清洗脱钙后的粉体直至洗出液呈中性。将清洗后的粉体经冷冻干燥脱水、γ射线消毒灭菌后得到DBM粉体。

(2)聚磷酸锶钙粉体的制备

按锶离子的摩尔含量占锶离子和钙离子总摩尔量的10％称取碳酸锶和碳酸钙，将碳酸锶和碳酸钙混合均匀后与它们重量2倍的磷酸在室温反应约3h，磷酸的浓度为15mol/L，将反应产物用无水乙醇清洗至滤液的pH呈中性得到磷酸二氢锶和磷酸二氢钙的混合料，将混合料放入坩埚中于500℃烧结约1h，然后升温至1100℃使坩埚中的物料熔化，然后将其倒入冰水中快速冷却淬火，将所得聚磷酸锶钙粉碎、过筛即得到粒径为70～200μm的聚磷酸锶钙粉体，其XRD图见图2-D，由该图可知，采用该工艺制备的聚磷酸锶钙为无定型态。

(3)载体材料的制备

将明胶在磁力搅拌下加热溶解于蒸馏水中制备成质量浓度为10％的明胶水溶液，然后加入该水溶液2倍体积的甘油三脂，混合均匀后即制备得到含明胶和甘油三脂的载体材料。

(4)可塑性骨移植材料的制备

将8体积份的DBM粉体与2体积份的聚磷酸锶钙粉体混合均匀，再按照载体材料体积:DBM粉体和聚磷酸锶钙粉体总体积＝4:6的比例加入载体材料，混合均匀即得到本发明所述可塑性骨移植材料。

实施例5：制备可塑性骨移植材料

(1)脱钙骨基质(DBM)粉体的制备

将供体长骨洗净，除去骨膜、肌肉、连接组织和软骨等，用蒸馏水洗净，然后切成小块骨，冷冻干燥后在液氮中破碎成粒径为70～500μm的粉体。将所得粉体用氯仿脱脂12h后用浓度为0.5mol/L的盐酸脱钙4h，用蒸馏水清洗脱钙后的粉体直至洗出液呈中性。将清洗后的粉体经冷冻干燥脱水、γ射线消毒灭菌后得到DBM粉体。

(2)聚磷酸锶钙粉体的制备

按锶离子的摩尔含量占锶离子和钙离子总摩尔量的70％称取碳酸锶和碳酸钙，将碳酸锶和碳酸钙混合均匀后与它们重量2.5倍的磷酸在室温反应约4h，磷酸的浓度为15mol/L，将反应产物用无水乙醇清洗至滤液的pH呈中性得到磷酸二氢锶和磷酸二氢钙的混合料，将混合料放入坩埚中于500℃烧结约1h，然后升温至1000℃烧结约3h，使磷酸二氢锶和磷酸二氢钙发生聚合反应，烧结完成后随炉自然冷却至室温，最后将所得聚磷酸锶钙粉碎、过筛即得到粒径为70～500μm的α晶型聚磷酸锶钙粉体。

(3)载体材料的制备

将羟丙基纤维素在磁力搅拌下溶解于蒸馏水中制备成质量浓度为5％的羟丙基纤维素水溶液，以其为载体材料。

(4)可塑性骨移植材料的制备

将9体积份的DBM粉体与1体积份的聚磷酸锶钙粉体混合均匀，再按照载体材料体积:DBM粉体和聚磷酸锶钙粉体总体积＝7:3的比例加入载体材料，混合均匀即得到本发明所述可塑性骨移植材料。

实施例6：制备可塑性骨移植材料

(1)脱钙骨基质(DBM)粉体的制备

将供体长骨洗净，除去骨膜、肌肉、连接组织和软骨等，用蒸馏水洗净，然后切成小块骨，冷冻干燥后在液氮中破碎成粒径为70～500μm的粉体。将所得粉体用氯仿脱脂12h后用浓度为0.5mol/L的盐酸脱钙4h，用蒸馏水清洗脱钙后的粉体直至洗出液呈中性。将清洗后的粉体经冷冻干燥脱水、γ射线消毒灭菌后得到DBM粉体。

(2)聚磷酸锶粉体的制备

将碳酸锶与其2.5倍的磷酸在室温反应约4h，磷酸的浓度为15mol/L，将反应产物用无水乙醇清洗至滤液的pH呈中性得到磷酸二氢锶，将磷酸二氢锶放入坩埚中于500℃烧结约1h，然后升温至1000℃烧结约3h，使磷酸二氢锶发生聚合反应，烧结完成后随炉自然冷却至室温，最后将所得聚磷酸锶粉碎、过筛即得到粒径为70～400μm的聚磷酸锶粉体。

(3)载体材料的制备

将羧甲基壳聚糖在磁力搅拌下溶解于蒸馏水中制备成质量浓度为2％的羧甲基壳聚糖水溶液，然后加入该水溶液4倍体积的甘油，混合均匀后即制备得到含羧甲基壳聚糖和甘油的载体材料。

(4)可塑性骨移植材料的制备

将9体积份的DBM粉体与3体积份的聚磷酸锶粉体混合均匀，再按照载体材料体积:聚磷酸锶粉体＝7:3的比例加入载体材料，混合均匀即得到本发明所述可塑性骨移植材料。

实施例7：聚磷酸锶钙粉体的锶离子释放性能测试

将准确称量的聚磷酸锶钙粉体置于带磨口密封的玻璃瓶中，按照聚磷酸锶钙粉体质量与模拟体液的体积比为1g:20mL(ISO10993-1)加入，然后放入37℃、振荡频率为2Hz的恒温水浴振荡器中。模拟体液每隔两天更换一次，以保持其降解环境的稳定。锶离子浓度采用电感耦合等离子体光谱仪检测，每一个数据三个平行样品，取其平均值。

图3为实施例1～实施例4制备的不同晶型的聚磷酸锶钙粉体的锶离子释放情况图。

从上述锶离子的释放性能测试可知：聚磷酸锶钙的锶离子释放性能通过聚磷酸锶钙中的锶离子含量、晶型和粉末粒径来调控。首先通过改变锶离子含量来调节锶离子释放剂量。其次通过选择使用不同晶型和粉末粒径的聚磷酸锶钙来调节锶离子释放方式。主要可分为快速释放和持续缓慢释放两种。小粒径无定型的聚磷酸锶钙具有最快的锶离子释放速度，而大粒径结晶的聚磷酸锶钙具有最慢的锶离子释放速度。聚磷酸锶钙在不同时间的锶离子释放剂量与锶离子含量和释放速度均有关。

实施例8：可塑性骨移植材料的成骨性能测试

采用裸大鼠(Nuderat)腹部肌肉异位成骨模型。将实施例1制备的可塑性骨移植材料注射植入腹部肌肉袋中，饲养裸大鼠4周，然后处死裸大鼠，然后连同周围少量肌肉取出植入物，平均切分为2份。1份经固定、脱钙、包埋、石蜡切片后，采用HE染色后在显微镜下观察照相分析(见图4-B)，用新生骨形成指数打分评价成骨情况。新生骨形成指数打分定义：超过40％新骨生成并含有骨髓，打5分；20％新骨生成打4分；10％新骨生成打3分；只有软骨打2分；只有纤维组织打1分。可塑性骨移植材料的新生骨形成指数为5分，可塑性骨移植材料组的成骨百分数为85％。另1份匀浆后取上清检测碱性磷酸酶(ALP)活性，其ALP值为170±11μmol/mgprotein/min，结果如图5所示。

对比例1：脱钙骨基质的成骨性能测试

首先通过体外C2C12细胞模型检测DBM的骨诱导活性，采用Transwell24孔板上室放入DBM粉体，下室培养C2C12细胞的方法，通过PNPP法检测C2C12细胞的碱性磷酸酶(ALP)活性来评价DBM的骨诱导活性，结果如图6所示。

然后通过体内肌肉异位成骨模型检测DBM的骨诱导活性。采用裸大鼠腹部肌肉异位成骨模型，将DBM粉体植入裸大鼠腹部肌肉袋中，饲养裸大鼠4周，然后处死裸大鼠，然后连同周围少量肌肉取出植入物，平均切分为2份。1份经固定、脱钙、包埋、石蜡切片后，采用HE染色后在显微镜下观察照相分析(见图4-A)，使用新生骨形成指数打分(denovoboneformationindex)评价成骨情况。结果表明实施例1制备的DBM的新生骨形成指数为5分，成骨百分数为70％。另1份匀浆后取上清检测碱性磷酸酶(ALP)活性，其ALP值为146±12μmol/mgprotein/min，结果如图5所示。

由实施例8和对比例1可知，虽然可塑性骨移植材料和DBM的新生骨形成指数均为5分，但DBM粉体的成骨百分数为70％，而可塑性骨移植材料组的成骨百分数为85％。实施例8的中测得的ALP值也高于对比例1中测得的ALP值。以上结果表明本发明所述的可塑性骨移植材料具有增强和加速骨形成的能力。

实施例9：可塑性骨移植材料的脊柱融合性能测试

采用裸大鼠脊柱后外侧融合模型，将实施例1制备的可塑性骨移植材料注射植入到双侧脊柱L4-5之间，饲养裸大鼠8周，然后处死裸大鼠，用micro-CT和生物力学检测研究脊柱融合情况，结果表明植入可塑性骨移植材料后的脊柱融合率达到了92％，大鼠的脊柱融合图见图7。

对比例2：脱钙骨基质的脊柱融合性能测试

采用裸大鼠脊柱后外侧融合模型，将脱钙骨基质注射植入到双侧脊柱L4-5之间，饲养裸大鼠8周，然后处死裸大鼠，用micro-CT和生物力学检测研究脊柱融合情况。结果表明植入可塑性骨移植材料后的脊柱融合率达为80％。

实施例9和对比例2表明本发明所述的可塑性骨移植材料具有增强和加速骨形成的能力。

Claims (10)

1.一种具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料，其特征在于可塑性骨移植材料为膏胶体，主要由脱钙骨基质、聚磷酸锶钙或聚磷酸锶、载体材料组成，其中，脱钙骨基质为5～9体积份，聚磷酸锶钙或聚磷酸锶1～5体积份，载体材料的体积:脱钙骨基质和聚磷酸锶钙或聚磷酸锶的总体积比＝(4:6)～(7:3)，所述聚磷酸锶钙，其锶离子的摩尔含量不低于锶离子和钙离子总摩尔量的10％，所述载体材料为液态可降解生物相容性材料。

2.根据权利要求1所述的具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料，其特征在于所述载体材料为粘度9～1000泊的液态可降解生物相容性材料。

3.根据权利要求2所述的具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料，其特征在于所述载体材料中含有天然多糖、蛋白质、甘油、甘油三脂、胆固醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料，其特征在于所述脱钙骨基质8～9体积份，所述聚磷酸锶钙或聚磷酸锶1～2体积份。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料，其特征在于所述聚磷酸锶钙中锶离子的摩尔含量不低于锶离子和钙离子总摩尔量的50％。

6.根据权利要求5所述的具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料，其特征在于所述聚磷酸锶钙中锶离子的摩尔含量不低于锶离子和钙离子总摩尔量的70％。

7.权利要求1至6中任一权利要求所述的具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将供体骨去除骨膜、肌肉、连接组织和软骨，经洗净，干燥后在液氮中破碎成粉体，然后依次进行脱脂和脱钙，再用水洗净，最后经冷冻干燥、消毒灭菌即得脱钙骨基质粉体；

(2)将磷酸二氢锶和磷酸二氢钙按照聚磷酸锶钙中的锶离子含量进行配料，然后在500～1000℃烧结1～5h，使磷酸二氢锶和磷酸二氢钙发生聚合反应，得到结晶态的聚磷酸锶钙；或者将烧结得到的聚磷酸锶钙继续加热升温至其熔化，然后将其倒入冰水或冰中快速冷却淬火得到无定型态的聚磷酸锶钙；或者将磷酸二氢锶在500～1000℃烧结1～5h得到聚磷酸锶；

(3)将步骤(2)制备得到的聚磷酸锶钙或者聚磷酸锶粉碎为粉体；

(4)将脱钙骨基质粉体、聚磷酸锶钙粉体或者聚磷酸锶粉体、载体材料按照所述可塑性骨移植材料确定的比例混合均匀，即得到所要制备的可塑性骨移植材料。

8.根据权利要求7所述的具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料的制备方法，其特征在于所述脱钙骨基质粉体的粒径为70～1500μm，所述聚磷酸锶钙粉体或聚磷酸锶粉体的粒径为70～1000μm。

9.根据权利要求7或8所述的具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料的制备方法，其特征在于所述脱脂是将在液氮中破碎所得粉体在脱脂溶剂中浸泡12～24h，所述脱钙是将脱脂后的粉体在浓度为0.5～1mol/L的脱钙溶剂中浸泡4～24h。

10.根据权利要求9所述的具有增强和加速骨形成能力的可塑性骨移植材料的制备方法，其特征在于所述脱脂溶剂为氯仿、乙醚或者丙酮，所脱钙溶剂为盐酸、甲酸或者乙酸。