CN105963779A - 一种骨修复材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种骨修复材料及其制备方法。由以下步骤制成：（1）将硝酸钙和去离子水混合搅拌溶解；（2）将磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌溶解；（3）将上述溶液混合，加入氨水搅拌；（4）烘干；（5）研磨；（6）放入马弗炉中焙烧；（7）加入N,N‑二甲基乙酰胺、氯化钠、海藻酸钠、抗坏血酸棕榈酸酯和去离子水搅拌；（8）脱水后加入牛腱胶原、明胶和尼龙66复合；（9）用水洗涤，干燥；（10）取出后加入聚乙烯醇和去离子水，搅拌均匀后浸润；（11）放入模具中，在冰箱中冷冻；（12）取出后在25℃下化冻，如此反复冷冻‑化冻7‑8次即得。本发明的骨修复材料具有很好的力学性能和抗冲击能力，同时具有非常好的生物相容性。

Description

一种骨修复材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及医用材料领域，具体涉及一种骨修复材料及其制备方法。
背景技术
长期以来，骨修复材料主要采取自体或异体骨移植物，但自体骨移植在材料来源方面存在着严重的缺陷，使病人易于患手术后并发症，失败率高达10%～30%；而异体骨移植在材料筛选、储存方面相当困难、昂贵，还容易产生免疫排斥反应、感染艾滋病病毒等，失败率更高。为了克服自体骨和异体骨移植存在的种种问题，人们试图通过天然的或合成途径，取得理想的骨修复材料。理想的骨修复材料应该具备良好的生物相容性、机械耐受性、生物降解性和诱导再生性，简而言之，移植物的生物特性应与自然骨相似。因此，研发具备上述特性的骨修复材料对于骨损伤病人来说是一种福音，具有重要的意义和价值。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种骨修复材料，具有很好的力学性能和抗冲击能力，同时具有非常好的生物相容性。
技术方案：一种骨修复材料，由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原10-30份、明胶5-10份、尼龙66 10-30份、硝酸钙20-40份、磷酸三甲酯20-40份、N,N-二甲基乙酰胺30-50份、氯化钠1-3份、海藻酸钠1-2份、聚乙烯醇10-15份、抗坏血酸棕榈酸酯0.2-0.5份、氨水1-3份、无水乙醇80-120份、去离子水200-300份。
进一步优选的，所述的一种骨修复材料，由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原15-25份、明胶6-9份、尼龙66 15-25份、硝酸钙25-35份、磷酸三甲酯25-35份、N,N-二甲基乙酰胺35-45份、氯化钠1.5-2.5份、海藻酸钠1.2-1.7份、聚乙烯醇11-14份、抗坏血酸棕榈酸酯0.3-0.4份、氨水1.5-2.5份、无水乙醇90-110份、去离子水220-280份。
上述骨修复材料的制备方法包括以下步骤：
（1） 将硝酸钙和80-120份去离子水混合搅拌溶解；
（2） 将磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌溶解；
（3） 将上述溶液混合，加入氨水，在温度80-85℃下搅拌30-50分钟；
（4） 放入烘箱中，在温度80-90℃下烘干；
（5） 放入研钵中研磨1-2小时；
（6） 放入马弗炉中，在600-700℃下焙烧3-4小时；
（7） 加入N,N-二甲基乙酰胺、氯化钠、海藻酸钠、抗坏血酸棕榈酸酯和30-50份去离子水，快速搅拌10-30分钟；
（8） 脱水后加入牛腱胶原、明胶和尼龙66，复合2-4小时；
（9） 用水洗涤，放入烘箱中进行干燥；
（10） 取出后加入聚乙烯醇和剩余去离子水，在温度90-100℃下搅拌均匀后常温下浸润10-11小时；
（11） 放入模具中，在-25℃冰箱中冷冻8-9小时；
（12） 取出后在25℃下化冻4-5小时，如此反复冷冻-化冻7-8次即得。
进一步优选的，步骤（3）中温度为81-84℃，搅拌时间为35-45分钟。
进一步优选的，步骤（5）中研磨时间为1.5小时。
进一步优选的，步骤（6）中温度为650℃，焙烧时间为3.5小时。
进一步优选的，步骤（8）中复合时间为2.5-3.5小时。
进一步优选的，步骤（10）中温度为95℃，浸润时间为10.5小时。
进一步优选的，步骤（11）中冷冻时间为8.5小时。
进一步优选的，步骤（12）中化冻时间为4.5小时。
有益效果：本发明的骨修复材料具有很好的力学性能，其弯曲强度、断裂伸长率和拉伸强度可分别达到37.0MPa、2.4%和56.9MPa，同时具有很好的抗冲击能力，其抗冲击强度可达6.58kj/m2，另外，其溶血率也低至2.01%，具有非常好的生物相容性。
具体实施方式
实施例1
一种骨修复材料，由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原10份、明胶5份、尼龙66 10份、硝酸钙20份、磷酸三甲酯20份、N,N-二甲基乙酰胺30份、氯化钠1份、海藻酸钠1份、聚乙烯醇10份、抗坏血酸棕榈酸酯0.2份、氨水1份、无水乙醇80份、去离子水200份。
上述骨修复材料的制备方法为：
（1） 将硝酸钙和80份去离子水混合搅拌溶解；
（2） 将磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌溶解；
（3） 将上述溶液混合，加入氨水，在温度80℃下搅拌30分钟；
（4） 放入烘箱中，在温度80℃下烘干；
（5） 放入研钵中研磨1小时；
（6） 放入马弗炉中，在600℃下焙烧3小时；
（7） 加入N,N-二甲基乙酰胺、氯化钠、海藻酸钠、抗坏血酸棕榈酸酯和30份去离子水，快速搅拌10分钟；
（8） 脱水后加入牛腱胶原、明胶和尼龙66，复合2小时；
（9） 用水洗涤，放入烘箱中进行干燥；
（10） 取出后加入聚乙烯醇和剩余去离子水，在温度90℃下搅拌均匀后常温下浸润10小时；
（11） 放入模具中，在-25℃冰箱中冷冻8小时；
（12） 取出后在25℃下化冻4小时，如此反复冷冻-化冻7次即得。
实施例2
一种骨修复材料，由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原15份、明胶6份、尼龙66 15份、硝酸钙25份、磷酸三甲酯25份、N,N-二甲基乙酰胺35份、氯化钠1.5份、海藻酸钠1.2份、聚乙烯醇11份、抗坏血酸棕榈酸酯0.3份、氨水1.5份、无水乙醇90份、去离子水220份。
上述骨修复材料的制备方法为：
（1） 将硝酸钙和90份去离子水混合搅拌溶解；
（2） 将磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌溶解；
（3） 将上述溶液混合，加入氨水，在温度81℃下搅拌35分钟；
（4） 放入烘箱中，在温度85℃下烘干；
（5） 放入研钵中研磨1.5小时；
（6） 放入马弗炉中，在650℃下焙烧3.5小时；
（7） 加入N,N-二甲基乙酰胺、氯化钠、海藻酸钠、抗坏血酸棕榈酸酯和35份去离子水，快速搅拌15分钟；
（8） 脱水后加入牛腱胶原、明胶和尼龙66，复合2.5小时；
（9） 用水洗涤，放入烘箱中进行干燥；
（10） 取出后加入聚乙烯醇和剩余去离子水，在温度95℃下搅拌均匀后常温下浸润10.5小时；
（11） 放入模具中，在-25℃冰箱中冷冻8.5小时；
（12） 取出后在25℃下化冻4.5小时，如此反复冷冻-化冻7次即得。
实施例3
一种骨修复材料，由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原20份、明胶7.5份、尼龙66 20份、硝酸钙30份、磷酸三甲酯30份、N,N-二甲基乙酰胺40份、氯化钠2份、海藻酸钠1.5份、聚乙烯醇12.5份、抗坏血酸棕榈酸酯0.35份、氨水2份、无水乙醇100份、去离子水250份。
上述骨修复材料的制备方法为：
（1） 将硝酸钙和100份去离子水混合搅拌溶解；
（2） 将磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌溶解；
（3） 将上述溶液混合，加入氨水，在温度82℃下搅拌40分钟；
（4） 放入烘箱中，在温度85℃下烘干；
（5） 放入研钵中研磨1.5小时；
（6） 放入马弗炉中，在650℃下焙烧3.5小时；
（7） 加入N,N-二甲基乙酰胺、氯化钠、海藻酸钠、抗坏血酸棕榈酸酯和40份去离子水，快速搅拌20分钟；
（8） 脱水后加入牛腱胶原、明胶和尼龙66，复合3小时；
（9） 用水洗涤，放入烘箱中进行干燥；
（10） 取出后加入聚乙烯醇和剩余去离子水，在温度95℃下搅拌均匀后常温下浸润10.5小时；
（11） 放入模具中，在-25℃冰箱中冷冻8.5小时；
（12） 取出后在25℃下化冻4.5小时，如此反复冷冻-化冻7次即得。
实施例4
一种骨修复材料，由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原25份、明胶9份、尼龙66 25份、硝酸钙35份、磷酸三甲酯35份、N,N-二甲基乙酰胺45份、氯化钠2.5份、海藻酸钠1.7份、聚乙烯醇14份、抗坏血酸棕榈酸酯0.4份、氨水2.5份、无水乙醇110份、去离子水280份。
上述骨修复材料的制备方法为：
（1） 将硝酸钙和110份去离子水混合搅拌溶解；
（2） 将磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌溶解；
（3） 将上述溶液混合，加入氨水，在温度84℃下搅拌45分钟；
（4） 放入烘箱中，在温度85℃下烘干；
（5） 放入研钵中研磨1.5小时；
（6） 放入马弗炉中，在650℃下焙烧3.5小时；
（7） 加入N,N-二甲基乙酰胺、氯化钠、海藻酸钠、抗坏血酸棕榈酸酯和45份去离子水，快速搅拌25分钟；
（8） 脱水后加入牛腱胶原、明胶和尼龙66，复合3.5小时；
（9） 用水洗涤，放入烘箱中进行干燥；
（10） 取出后加入聚乙烯醇和剩余去离子水，在温度95℃下搅拌均匀后常温下浸润10.5小时；
（11） 放入模具中，在-25℃冰箱中冷冻8.5小时；
（12） 取出后在25℃下化冻4.5小时，如此反复冷冻-化冻8次即得。
实施例5
一种骨修复材料，由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原30份、明胶10份、尼龙66 30份、硝酸钙40份、磷酸三甲酯40份、N,N-二甲基乙酰胺50份、氯化钠3份、海藻酸钠2份、聚乙烯醇15份、抗坏血酸棕榈酸酯0.5份、氨水3份、无水乙醇120份、去离子水300份。
上述骨修复材料的制备方法为：
（1） 将硝酸钙和120份去离子水混合搅拌溶解；
（2） 将磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌溶解；
（3） 将上述溶液混合，加入氨水，在温度85℃下搅拌50分钟；
（4） 放入烘箱中，在温度90℃下烘干；
（5） 放入研钵中研磨2小时；
（6） 放入马弗炉中，在700℃下焙烧4小时；
（7） 加入N,N-二甲基乙酰胺、氯化钠、海藻酸钠、抗坏血酸棕榈酸酯和50份去离子水，快速搅拌30分钟；
（8） 脱水后加入牛腱胶原、明胶和尼龙66，复合4小时；
（9） 用水洗涤，放入烘箱中进行干燥；
（10） 取出后加入聚乙烯醇和剩余去离子水，在温度100℃下搅拌均匀后常温下浸润11小时；
（11） 放入模具中，在-25℃冰箱中冷冻9小时；
（12） 取出后在25℃下化冻5小时，如此反复冷冻-化冻8次即得。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于不含有明胶。具体地说是：
一种骨修复材料，由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原30份、尼龙66 30份、硝酸钙40份、磷酸三甲酯40份、N,N-二甲基乙酰胺50份、氯化钠3份、海藻酸钠2份、聚乙烯醇15份、抗坏血酸棕榈酸酯0.5份、氨水3份、无水乙醇120份、去离子水300份。
上述骨修复材料的制备方法为：
（1） 将硝酸钙和120份去离子水混合搅拌溶解；
（2） 将磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌溶解；
（3） 将上述溶液混合，加入氨水，在温度85℃下搅拌50分钟；
（4） 放入烘箱中，在温度90℃下烘干；
（5） 放入研钵中研磨2小时；
（6） 放入马弗炉中，在700℃下焙烧4小时；
（7） 加入N,N-二甲基乙酰胺、氯化钠、海藻酸钠、抗坏血酸棕榈酸酯和50份去离子水，快速搅拌30分钟；
（8） 脱水后加入牛腱胶原和尼龙66，复合4小时；
（9） 用水洗涤，放入烘箱中进行干燥；
（10） 取出后加入聚乙烯醇和剩余去离子水，在温度100℃下搅拌均匀后常温下浸润11小时；
（11） 放入模具中，在-25℃冰箱中冷冻9小时；
（12） 取出后在25℃下化冻5小时，如此反复冷冻-化冻8次即得。
对比例2
本实施例与实施例5的区别在于不含有氯化钠和海藻酸钠。具体地说是：
一种骨修复材料，由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原30份、明胶10份、尼龙66 30份、硝酸钙40份、磷酸三甲酯40份、N,N-二甲基乙酰胺50份、聚乙烯醇15份、抗坏血酸棕榈酸酯0.5份、氨水3份、无水乙醇120份、去离子水300份。
上述骨修复材料的制备方法为：
（1） 将硝酸钙和120份去离子水混合搅拌溶解；
（2） 将磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌溶解；
（3） 将上述溶液混合，加入氨水，在温度85℃下搅拌50分钟；
（4） 放入烘箱中，在温度90℃下烘干；
（5） 放入研钵中研磨2小时；
（6） 放入马弗炉中，在700℃下焙烧4小时；
（7） 加入N,N-二甲基乙酰胺、抗坏血酸棕榈酸酯和50份去离子水，快速搅拌30分钟；
（8） 脱水后加入牛腱胶原、明胶和尼龙66，复合4小时；
（9） 用水洗涤，放入烘箱中进行干燥；
（10） 取出后加入聚乙烯醇和剩余去离子水，在温度100℃下搅拌均匀后常温下浸润11小时；
（11） 放入模具中，在-25℃冰箱中冷冻9小时；
（12） 取出后在25℃下化冻5小时，如此反复冷冻-化冻8次即得。
本发明材料的实施例和对比例的部分性能指标见下表，我们可以看到，本发明材料具有很好的力学性能，其弯曲强度、断裂伸长率和拉伸强度可分别达到37.0MPa、2.4%和56.9MPa，同时具有很好的抗冲击能力，其抗冲击强度可达6.58kj/m2，另外，其溶血率也低至2.01%，具有非常好的生物相容性。
表1 骨修复材料的部分性能指标
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
弯曲强度（MPa） 36.1 36.4 36.6 37.0 36.7 32.6 33.9
断裂伸长率（%） 2.3 2.3 2.4 2.4 2.3 2.1 2.0
拉伸强度（MPa） 56.3 56.5 56.7 56.9 56.7 51.4 52.9
抗冲击强度（kJ/m2） 6.52 6.53 6.56 6.58 6.54 6.11 6.32
溶血率（%） 2.12 2.09 2.04 2.01 2.06 2.11 2.03

Claims (10)

1. 一种骨修复材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原10-30份、明胶5-10份、尼龙66 10-30份、硝酸钙20-40份、磷酸三甲酯20-40份、N,N-二甲基乙酰胺30-50份、氯化钠1-3份、海藻酸钠1-2份、聚乙烯醇10-15份、抗坏血酸棕榈酸酯0.2-0.5份、氨水1-3份、无水乙醇80-120份、去离子水200-300份。
2. 根据权利要求1所述的一种骨修复材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：牛腱胶原15-25份、明胶6-9份、尼龙66 15-25份、硝酸钙25-35份、磷酸三甲酯25-35份、N,N-二甲基乙酰胺35-45份、氯化钠1.5-2.5份、海藻酸钠1.2-1.7份、聚乙烯醇11-14份、抗坏血酸棕榈酸酯0.3-0.4份、氨水1.5-2.5份、无水乙醇90-110份、去离子水220-280份。
3. 权利要求1至2任一项所述的一种骨修复材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1） 将硝酸钙和80-120份去离子水混合搅拌溶解；
（2） 将磷酸三甲酯和无水乙醇混合搅拌溶解；
（3） 将上述溶液混合，加入氨水，在温度80-85℃下搅拌30-50分钟；
（4） 放入烘箱中，在温度80-90℃下烘干；
（5） 放入研钵中研磨1-2小时；
（6） 放入马弗炉中，在600-700℃下焙烧3-4小时；
（7） 加入N,N-二甲基乙酰胺、氯化钠、海藻酸钠、抗坏血酸棕榈酸酯和30-50份去离子水，快速搅拌10-30分钟；
（8） 脱水后加入牛腱胶原、明胶和尼龙66，复合2-4小时；
（9） 用水洗涤，放入烘箱中进行干燥；
（10） 取出后加入聚乙烯醇和剩余去离子水，在温度90-100℃下搅拌均匀后常温下浸润10-11小时；
（11） 放入模具中，在-25℃冰箱中冷冻8-9小时；
（12） 取出后在25℃下化冻4-5小时，如此反复冷冻-化冻7-8次即得。
4. 根据权利要求3所述的一种骨修复材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中温度为81-84℃，搅拌时间为35-45分钟。
5. 根据权利要求3所述的一种骨修复材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中研磨时间为1.5小时。
6. 根据权利要求3所述的一种骨修复材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中温度为650℃，焙烧时间为3.5小时。
7. 根据权利要求3所述的一种骨修复材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（8）中复合时间为2.5-3.5小时。
8. 根据权利要求3所述的一种骨修复材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（10）中温度为95℃，浸润时间为10.5小时。
9. 根据权利要求3所述的一种骨修复材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（11）中冷冻时间为8.5小时。
10. 根据权利要求3所述的一种骨修复材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（12）中化冻时间为4.5小时。
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