CN106730007A - 一种含锶异种骨支架及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含锶异种骨支架，包括：负载锶离子的异种骨支架和聚合物生物材料表面涂层。本发明利用异种骨支架自身很好的孔隙特征，首先在支架表面吸附锶，再在支架表面涂层聚合物生物材料对锶进行保护。不仅可以快速在异种骨支架中负载锶，还可以延长锶的在支架上的存留时间和释放周期，有望提升传统异种骨支架的骨修复效果。

Description

一种含锶异种骨支架及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种含锶异种骨支架及其制备方法。
背景技术
骨缺损是临床最常见病种之一。超过临界尺寸的骨缺损无法自行愈合，需要手术干预。自体骨移植是骨缺损治疗最理想途径。但是自体骨需要二次手术从病人其他部位获取，给病人增添痛苦，也增加了发病风险，因此人们不断寻求自体骨替代物。其中，动物来源的异种骨支架呈现出很好的应用前景。
异种骨支架一般是动物骨去蛋白、煅烧后的产物，具备天然的多孔结构，允许细胞的长入和存活。而且异种骨支架主要由羟基磷灰石构成，具备很好的生物相容性和骨传导性，市场上已经有异种骨来源的人工骨粉产品。但是，纯的异种骨支架本身缺乏成骨诱导因子，总体上成骨能力有限，有必要引入功能性因子提升其骨修复能力。
锶是人体骨中微量元素之一，在骨的生长代谢中发挥重要作用。锶同时具备很好的成骨性能和抗骨吸收性能。因此大量研究表明在骨修复体中负载锶，可以有效促进体外细胞的成骨行为以及体内的成骨效果。目前对于磷灰石类支架，负载锶的主要方法是在原料合成过程中通过原子取代掺杂锶，再将含锶原料制备成支架。但是对于异种骨支架来说，由于支架来自现成动物骨的煅烧，后期很难再通过元素替代引入锶。少数研究尝试通过离子交换方式在自体骨支架中引入锶离子，但是制备周期冗长(至少2周)，而且负载的锶含量有限。如何在异种骨支架上简单、有效地负载锶目前仍是技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种含锶异种骨支架及其制备方法，可以在异种骨支架上简单有效的负载锶。
本发明提供了一种含锶异种骨支架，包括：
负载锶离子的异种骨支架和聚合物生物材料表面涂层。
所述聚合物生物材料表面涂层设置于所述负载锶离子的异种骨支架表面。
所述聚合物生物材料具有生物相容性即可。在本发明的某些具体实施例中，所述聚合物生物材料表面涂层为聚己内酯涂层，聚乳酸-羟基乙酸共聚物涂层，聚乳酸涂层或聚乙醇酸涂层。
本发明还提供了上述含锶异种骨支架的制备方法，包括以下步骤：
A)提供异种骨支架；
B)通过表面吸附在异种骨支架上负载锶；
C)在步骤B)负载锶后的异种骨支架表面形成聚合物生物材料表面涂层，得到含锶异种骨支架。
其详细制备过程见图1，图1是本发明含锶异种骨支架的制备过程流程图。
首先以异种骨支架为原料，本发明对所述异种骨支架并无特殊限定，可以为本领域熟知的异种骨支架。在本发明的某些具体实施例中，所述异种骨支架为猪骨、牛骨或马骨支架；本发明对所选用的部位也没有特殊限定，在本发明的某些具体实施例中，其为股骨部位；所述骨质可以为松质骨或皮质骨，本发明对此并无特殊限定。本发明对所述异种骨支架的制备方法并无特殊限定，按照本领域常规的去蛋白、煅烧方法制备即可。
在本发明的某些具体实施例中，所述异种骨支架的制备方法如下：
选择猪股骨部位松质骨，切块，在70～90℃水中搅拌，每隔2～5h换液。待水溶液无血色，将骨头转移至60％～80％(v/v)乙醇中搅拌2～6h。之后将骨头在5％～15％(w/v)氢氧化钠中搅拌1～3h。最后将骨头在30％(v/v)过氧化氢中搅拌10～15h。用水清洗骨头，在700～900℃煅烧4～6h，冷却后得到异种骨支架。
然后采用表面吸附的方法在异种骨支架上负载锶。本发明对表面吸附的具体方法并无特殊限定。
在本发明的某些具体实施例中，将所述异种骨支架浸泡在含锶溶液中使支架表面吸附锶。
在本发明的某些具体实施例中，所述浸泡的时间为4～6h。所述浸泡可以在搅拌的条件下进行。
浸泡后，优选对骨支架在40～70℃条件下进行烘干。
在本发明的另外一些具体实施例中，也可以采用旋涂的方法使支架表面吸附锶。
在本发明的某些具体实施例中，所述含锶溶液为含锶水溶液。
所述含锶水溶液的浓度优选为0.1～3mol/L。
本发明对上述含锶水溶液中的含锶化合物并无特殊限定，水溶性锶盐均可，在本发明的某些具体实施例中，所述含锶化合物为SrX，X为Cl，Br，I，NO，ClO或BrO等。在本发明的另外一些具体实施例中，所述含锶化合物为氯化锶。
负载锶后，在所述骨支架表面形成聚合物生物材料表面涂层。
具体的，将聚合物生物材料的有机溶液涂覆于负载锶后的异种骨支架表面，除去溶剂后，得到含锶异种骨支架。
所述聚合物生物材料的有机溶液浓度优选为5％～15％(w/v)，更优选为5％～10％(w/v)，在本发明的某些具体实施例中，所述浓度为10％(w/v)。
在本发明的某些具体实施例中，所述除去溶剂的方法为挥发，然后加热烘干。所述加热的温度优选为40～70℃，加热的时间优选为2～4h。
所述聚合物生物材料具有生物相容性即可。在本发明的某些具体实施例中，所述聚合物生物材料为聚己内酯(PCL)，聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)，聚乳酸(PLA)或聚乙醇酸(PGA)。
所述有机溶液中的溶剂为易挥发溶剂即可。在本发明的某些具体实施例中，所述聚合物生物材料的有机溶液中，溶剂为二氯甲烷或四氢呋喃。
本发明通过表面吸附的方式可以快速简单的在支架上负载锶，通过聚合物生物材料涂层可以保护锶、延长锶的存留时间和释放周期。所述制备方法容易操作，且周期短。
本发明提供了一种含锶异种骨支架，包括：负载锶离子的异种骨支架和聚合物生物材料表面涂层。本发明利用异种骨支架自身很好的孔隙特征，首先在支架表面吸附锶，再在支架表面涂层聚合物生物材料对锶进行保护。不仅可以快速在异种骨支架中负载锶，还可以延长锶的在支架上的存留时间和释放周期，提升传统异种骨支架的骨修复效果。根据释放曲线可知，本发明制备的含锶异种骨支架的锶离子释放可达15天以上。
附图说明
图1是含锶异种骨支架的制备过程流程图；
图2是实施例1制备的纯异种骨支架和异种骨/Sr/PCL支架的电镜图；
图3是实施例1步骤a)制备的纯异种骨支架和步骤c)制备的异种骨/Sr/PCL支架的XRD图；
图4是实施例1制备的异种骨/Sr/PCL支架锶离子释放曲线图；
图5是实施例2制备的异种骨/Sr/PCL支架的电镜图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的含锶异种骨支架及其制备方法进行详细描述。
实施例1
a)选择猪股骨部位松质骨，切块，在80℃水中搅拌，每隔3h换液。待水溶液无血色，将骨头转移至75％(v/v)乙醇中搅拌4h。之后将骨头在10％(w/v)氢氧化钠中搅拌2h。最后将骨头在30％(v/v)过氧化氢中搅拌12h。用水清洗骨头，在800℃煅烧5h，冷却后得到异种骨支架。
b)配制SrCl2水溶液(2M)，将支架浸泡其中，搅拌6h，吸走多余液体，60℃烘2h，得到异种骨/Sr支架。
c)配制聚己内酯(PCL)的二氯甲烷(DCM)有机溶液(10％，w/v)，将有机溶液涂层在异种骨/Sr支架上。待DCM挥发，60℃加热2h，冷却后得到异种骨/Sr/PCL支架，保存于干燥器中。
对步骤a)制备的异种骨支架进行形貌分析，其电镜图见图2，其中，图(a)和图(c)是不同尺寸的异种骨支架电镜图。
对步骤c)制备的异种骨/Sr/PCL支架进行形貌分析，其电镜图见图2，其中，图(b)和图(d)是不同尺寸的异种骨/Sr/PCL支架电镜图。
由图2可知，煅烧后的异种骨支架表面产生大量小孔，而异种骨/Sr/PCL支架表面由于有PCL涂层，表面较为光滑。
对制备的异种骨/Sr/PCL支架组分进行分析，结果见图3，图3是步骤a)制备的纯异种骨支架和步骤c)制备的异种骨/Sr/PCL支架的XRD图。由图3可以看出，煅烧猪骨头主要成分为HA，异种骨/Sr/PCL支架中显著存在锶。
对步骤c)制备的异种骨/Sr/PCL支架锶离子释放行为进行检测，结果见图4，图4是异种骨/Sr/PCL支架锶离子释放曲线图。由图4可以看出，由于PCL保护层存在，支架的锶离子释放可达15天以上。
实施例2
选择猪股骨部位松质骨，切块，在80℃水中搅拌，每隔3h换液。待水溶液无血色，将骨头转移至75％(v/v)乙醇中搅拌4h。之后将骨头在10％(w/v)氢氧化钠中搅拌2h。最后将骨头在30％(v/v)过氧化氢中搅拌12h。用水清洗骨头，在800℃煅烧5h，冷却后得到异种骨支架。配制SrCl2水溶液(2M)，将支架浸泡其中，搅拌6h，吸走多余液体，60℃烘2h，得到异种骨/Sr支架。配制聚己内酯(PCL)的二氯甲烷(DCM)有机溶液(15％，w/v)，将有机溶液涂层在异种骨/Sr支架上。待DCM挥发，60℃加热3h，冷却后得到异种骨/Sr/PCL支架，保存于干燥器中。
对制备的异种骨/Sr/PCL支架进行形貌分析，结果见图5，图5是本发明实施例2制备的异种骨/Sr/PCL支架的电镜图。由图5可以看出，由于PCL浓度较高，涂层过程中容易堵塞异种骨天然的孔结构。因此发明方案的PCL浓度不易过高。
对制备的异种骨/Sr/PCL支架锶离子释放行为进行检测，结果表明，支架的锶离子释放可达15天。
由以上实施例可以看出，本发明在支架表面涂层聚合物生物材料对锶进行保护，延长了锶的在支架上的存留时间和释放周期。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种含锶异种骨支架，其特征在于，包括：
负载锶离子的异种骨支架，和聚合物生物材料表面涂层。
2.根据权利要求1所述的含锶异种骨支架，其特征在于，所述聚合物生物材料为具有生物相容性的聚合物。
3.根据权利要求1所述的含锶异种骨支架，其特征在于，所述聚合物生物材料表面涂层为聚己内酯涂层，聚乳酸-羟基乙酸共聚物涂层，聚乳酸涂层或聚乙醇酸涂层。
4.一种含锶异种骨支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)提供异种骨支架；
B)通过表面吸附在异种骨支架上负载锶；
C)在步骤B)负载锶后的异种骨支架表面形成聚合物生物材料表面涂层，得到含锶异种骨支架。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)具体为：
将异种骨支架浸泡在含锶溶液中使支架表面吸附锶；或者通过旋涂的方法使支架表面吸附锶。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述含锶溶液为含锶水溶液。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物生物材料为聚己内酯，聚乳酸-羟基乙酸共聚物，聚乳酸或聚乙醇酸。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C)具体为：
将聚合物生物材料的有机溶液涂覆于步骤B)负载锶后的异种骨支架表面，除去溶剂后，得到含锶异种骨支架。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物生物材料的有机溶液中，溶剂为二氯甲烷或四氢呋喃。
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