CN106823008A - 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。该骨修复材料为多孔结构，且其包括锶、羟基磷灰石、β‑磷酸三钙和胶原。多孔结构利于骨细胞的增殖、分化。同时包括羟基磷灰石和β‑磷酸三钙，克服了羟基磷灰石过于稳定、β‑磷酸三钙降解过快的缺点，平衡了材料的降解速度，使其更适宜匹配人体骨骼修复速度。胶原能促进细胞迁移、黏附、分化和调节细胞生长。锶能增强成骨细胞的活性，抑制破骨细胞的活性。总之，本发明提供的骨修复材料兼具了以上各种优点，能够匹配人体骨骼的修复速度，满足人体骨缺损处的骨修复需求。

Description

骨修复材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物材料技术领域，具体而言，涉及一种骨修复材料及其制备方法。
背景技术
我国正步入老龄化社会，增龄性改变和伴随发生的疾病将导致大量的骨缺损重建需求，传统的植骨支架材料包括异种骨、同种异体骨、合成材料等，以上材料都存在一定的局限性：同种异体骨来源有限；异种骨存在来源和价格问题，同时有传播疾病，引起宿主免疫排斥反应等风险；合成材料的孔隙率、孔隙交通、孔径大小等方面与人体松质骨不同，对细胞的黏附与增殖不利，较难促进成骨细胞的分化成熟。
羟基磷灰石(HA)是煅烧骨的主要成分，也是人体骨组织中无机质的主要成分，与人体组织有良好的生物相容性，但HA在体内降解较慢，骨组织在短期内不易生成。β-磷酸三钙(β-TCP)不但具有良好的生物相容性，而且具有良好的生物降解性，其降解产物Ca2+、PO4 3-等离子可进入活体体液，为新骨的形成提供丰富的Ca、P等有益元素，促使新骨的形成，但β-TCP在体内的降解速度稍快，与新骨生长速度不匹配。此外，现有的骨修复材料大多对人体骨缺损处的骨修复的促进作用较小。因此，需要对用于骨修复材料进行进一步研究，以满足人体骨缺损处的骨修复需要。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种骨修复材料及其制备方法，以解决现有技术中骨修复材料不满足人体骨缺损处的骨修复需求问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种骨修复材料，其为多孔结构，且骨修复材料包括锶、羟基磷灰石、β-磷酸三钙和胶原。
进一步地，胶原为I型胶原蛋白。
进一步地，胶原为采用交联剂交联后的I型胶原蛋白。
进一步地，交联剂为谷氨酰胺转氨酶和/或京尼平。
进一步地，羟基磷灰石和β-磷酸三钙的重量比为40～80:20～60；优选地，锶的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的0.1～1％；优选地，胶原的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的5～25％。
根据本发明的另一方面，还提供了一种骨修复材料的制备方法，其包括以下步骤：取哺乳动物的松质骨依次进行水煮、磷酸溶液浸泡、蒸煮、干燥，得到预处理松质骨；将预处理松质骨、磷酸锶置于磷酸氢钠溶液或者磷酸氢二钠溶液中进行改性处理，得到改性松质骨；将改性松质骨煅烧，得到掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料；以及将掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料与胶原溶液的混合物进行pH调节后，进行第一次冰浴处理，然后干燥，得到骨修复材料。
进一步地，进行第一次冰浴处理的步骤之后以及干燥之前，还包括向第一次冰浴处理后的混合物中加入交联剂的步骤；优选交联剂的用量为胶原溶液中胶原的0.001～0.1％。
进一步地，改性处理的步骤中，磷酸氢钠溶液的质量浓度为0.5～2.5％，磷酸氢二钠溶液的质量浓度为0.5～2.5％，处理时间为1.5～2.5h。
进一步地，得到掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料与胶原溶液的混合物的步骤包括：将胶原与乙酸水溶液混合，得到胶原溶液；将掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料与胶原溶液混合，得到混合物。
进一步地，，加入交联剂的步骤之后，还包括进行第二次冰浴处理的步骤；优选地，将混合物进行pH调节的步骤中，调解pH值至7～8；优选地，第一次冰浴处理中，搅拌速度为500～5000r/min，处理时间为1～2h；优选地，第二次冰浴处理中，搅拌速度为500～5000r/min，处理时间为1～2h；优选地，进行第二次冰浴处理的步骤之后及干燥之前，在15～25℃温度下静置3～5小时。
应用本发明的技术方案，骨修复材料为多孔结构，且骨修复材料包括锶、羟基磷灰石、β-磷酸三钙和胶原。多孔结构利于骨细胞的增殖、分化。同时包括羟基磷灰石和β-磷酸三钙，克服了羟基磷灰石过于稳定、β-磷酸三钙降解过快的缺点，平衡了材料的降解速度，使其更适宜匹配人体骨骼修复速度。胶原具有许多优点：无毒，低抗原性，良好的生物相容性、生物可降解性和生物可吸收性，能促进细胞迁移、黏附、分化和调节细胞生长。锶是骨骼的重要组成部分，是生物体内的一种重要微量元素，其在元素周期表中与钙同族，化学结构和极性与钙相似。人体中大约含有320mg的锶，其中99％存在于骨中，研究表明，锶能增强成骨细胞的活性，抑制破骨细胞的活性。总之，本发明提供的骨修复材料兼具了以上各种优点，能够匹配人体骨骼的修复速度，满足人体骨缺损处的骨修复需求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的实施例1中的掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料的扫描电镜图；以及
图2示出了根据本发明的一种实施例1中的骨修复材料的扫描电镜图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的，现有的骨修复材料不满足人体骨缺损处的骨修复需求。
为了解决这一问题，本发明提供了一种骨修复材料，其为多孔结构，且骨修复材料包括锶、羟基磷灰石、β-磷酸三钙和胶原。多孔结构利于骨细胞的增殖、分化。同时包括羟基磷灰石和β-磷酸三钙，克服了羟基磷灰石过于稳定、β-磷酸三钙降解过快的缺点，平衡了材料的降解速度，使其更适宜匹配人体骨骼修复速度。胶原具有许多优点：无毒，低抗原性，良好的生物相容性、生物可降解性和生物可吸收性，能促进细胞迁移、黏附、分化和调节细胞生长。锶是骨骼的重要组成部分，是生物体内的一种重要微量元素，其在元素周期表中与钙同族，化学结构和极性与钙相似。人体中大约含有320mg的锶，其中99％存在于骨中，研究表明，锶能增强成骨细胞的活性，抑制破骨细胞的活性。总之，本发明提供的骨修复材料兼具了以上各种优点，能够匹配人体骨骼的修复速度，满足人体骨缺损处的骨修复需求。
需说明的是，上述骨修复材料中，锶是以各种形式的化合物或络合物存在，比如锶盐、氧化物等形式。
在一种优选的实施方式中，胶原为I型胶原蛋白。I型胶原蛋白具有更高的生物相容性，作为骨修复材料中的胶原，能够进一步促进人体骨骼的修复。
在一种优选的实施方式中，胶原为采用交联剂交联后的I型胶原蛋白。未经交联的I型胶原蛋白为线性结构，将其交联后，能够显著提高其稳定性，不易溶解分散，更方便应用。
上述交联剂可以采用本领域常用的胶原蛋白的交联剂，比如戊二醛、己异二氰酸酯、碳化二亚胺、叠氮二苯基磷等。在一种优选的实施方式中，交联剂为谷氨酰胺转氨酶和/或京尼平。谷氨酰胺转氨酶和/或京尼平作为胶原蛋白交联剂，除了具有较好的交联性能，能够提高胶原蛋白的稳定性之外，同时具有更好的生物特性，应用在骨修复材料中更为适宜。尤其是谷氨酰胺转氨酶，更适宜作为上述交联剂。
在一种优选的实施方式中，羟基磷灰石和β-磷酸三钙的重量比为40～80:20～60；优选地，锶的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的0.1～1％；优选地，胶原的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的5～25％。将各成分之间的用量关系控制在上述范围内，骨修复材料各方面的性能更加平衡，各成分之间能够发挥进一步地正向协同效应，对于人体骨骼的修复具有更佳的促进作用。
另外，根据本发明的另一方面，还提供了一种上述骨修复材料的制备方法，其包括以下步骤：取哺乳动物的松质骨依次进行水煮、磷酸溶液浸泡、蒸煮、干燥，得到预处理松质骨；将预处理松质骨、磷酸锶置于磷酸氢钠溶液或者磷酸氢二钠溶液中进行改性处理，得到改性松质骨；将改性松质骨煅烧，得到掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料；将掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料与胶原溶液的混合物进行pH调节后，进行第一次冰浴处理，然后干燥，得到骨修复材料。
上述处理步骤中，取哺乳动物松质骨进行系列处理后，将预处理松质骨、磷酸锶置于磷酸氢钠溶液或者磷酸氢二钠溶液中进行改性处理，得到的改性松质骨经高温煅烧后，即形成了掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料。再将掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料与胶原溶液的混合物进行pH调节后，将得到的平衡溶液进行第一次冰浴处理、干燥，即可得到同时包括锶、羟基磷灰石、β-磷酸三钙和胶原的骨修复材料。具体的哺乳动物的松质骨可以是其脊骨、股骨等。
该骨修复材料的孔隙率、孔隙交通、孔隙大小与人体松质骨基本一致，利于骨细胞的增殖、分化。同时包括羟基磷灰石和β-磷酸三钙，克服了羟基磷灰石过于稳定、β-磷酸三钙降解过快的缺点，平衡了材料的降解速度，使其更适宜匹配人体骨骼修复速度。胶原具有许多优点：无毒，低抗原性，良好的生物相容性、生物可降解性和生物可吸收性，能促进细胞迁移、黏附、分化和调节细胞生长。锶是骨骼的重要组成部分，是生物体内的一种重要微量元素，其在元素周期表中与钙同族，化学结构和极性与钙相似。人体中大约含有320mg的锶，其中99％存在于骨中，研究表明，锶能增强成骨细胞的活性，抑制破骨细胞的活性。总之，本发明提供的骨修复材料兼具了以上各种优点，能够匹配人体骨骼的修复速度，满足人体骨缺损处的骨修复需求。
在一种优选的实施方式中，进行第一次冰浴处理的步骤之后以及干燥之前，还包括向第一次冰浴处理后的混合物中加入交联剂的步骤。加入交联剂，能够显著提高胶原蛋白的稳定性，使其具有一定的黏度，不易溶解分散，更方便应用。
在一种优选的实施方式中，改性处理的步骤中，磷酸氢钠溶液的质量浓度为0.5～2.5％，磷酸氢二钠溶液的质量浓度为0.5～2.5％，处理时间为1.5～2.5h。经改性处理，可以使改性松质骨经煅烧后呈现羟基磷灰石-β-磷酸三钙两相结构。同时，通过调整磷酸氢钠溶液和磷酸氢二钠溶液的浓度和处理时间，能够调整两相之间的比例。而本发明优选将浓度和处理时间控制在上述范围内，能够使羟基磷灰石和β-磷酸三钙的重量比达到40～80:20～60，进而能够进一步平衡骨修复速度。
在一种优选的实施方式中，得到掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料与胶原溶液的混合物的步骤包括：将胶原与乙酸水溶液混合，得到胶原溶液；将掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料与胶原溶液混合，得到混合物。
在一种优选的实施方式中，加入交联剂的步骤之后，还包括进行第二次冰浴处理的步骤；优选地，第二次冰浴处理中，搅拌速度为500～5000r/min，处理时间为1～2h。如此，利用第二次冰浴处理能够使胶原蛋白更充分地交联，稳定性更佳。优选地，第一次冰浴处理中，搅拌速度为500～5000r/min，处理时间为1～2h。这样，胶原蛋白与掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料之间能够更好地分散。优选地，进行第二次冰浴处理的步骤之后及干燥之前，在15～25℃温度下静置3～5小时。该过程为陈化过程，可使各组分分散更加均匀。优选地，将混合物进行pH调节的步骤中，调解pH值至7～8。调解pH值至7～8。调解pH值至7～8，更适合人体酸碱环境。优选地，在15～25℃温度下静置3～5小时后，其转移到不锈钢容器中后，放置到-10～-30℃下冷冻处理24小时，再转移到-80℃下冷冻干燥处理，得到骨修复材料
在配置胶原溶液时，本领域技术人员可以根据最终的用量关系选择其浓度和用量。优选地，将从牛跟腱中提取的I型胶原蛋白加入到质量分数为0.5％的乙酸水溶液中配置成胶原溶液，胶原蛋白的含量占该溶液质量分数的5％。以每10毫升胶原乙酸溶液中加入2～5g掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料的比例向胶原乙酸溶液中加入掺锶羟基磷灰石-磷酸三钙复合材料，混合均匀，并调节pH值至7～8。
上述取哺乳动物脊骨、股骨的松质骨依次进行水煮、磷酸溶液浸泡、蒸煮、干燥，得到预处理松质骨。该步骤的具体工艺可以进行调整。具体地，可以按照以下条件进行实际操作：
步骤一、取哺乳动物脊骨、股骨的松质骨部分切成小块后水煮、干燥；
步骤二、将干燥后的松质骨用磷酸溶液浸泡；
步骤三、将磷酸溶液浸泡后的松质骨放置于高压锅内蒸煮，将蒸煮后的松质骨用去离子水漂洗数次，至pH值为7时干燥；
将哺乳动物脊骨、股骨的松质骨进行切块、水煮、干燥的方法是将脊骨、股骨部分的松质骨切成1cm3小块，放入锅中水煮3～4小时后，用清水漂洗数次，置于干燥箱中，120～140℃干燥6～8h。所用的磷酸溶液，其质量浓度为0.5～5％，浸泡时间为0.5～5小时。松质骨在高压锅中蒸煮，温度为125℃，时间为2～4小时。
上述煅烧过程中，优选是将改性松质骨高温炉升温到300～400℃后，保温0.5～2小时；继续升温至500～600℃后，保温0.5～2h；继续升温至700～800℃后，保温0.5～2h；继续升温至900～1000℃后，保温0.5～2h；继续升温至1000～1100℃后，保温0.5～2小时。该煅烧条件下，形成的材料孔结构更加稳定。
以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：
实施例1
步骤1、选取健康、新鲜的9个月龄藏牦牛的脊骨松质骨，将脊骨、股骨部分的松质骨切成1cm3小块，放入锅中水煮4小时后，用清水漂洗数次，置于干燥箱中，120～140℃干燥6～8h。将干燥后的松质骨在磷酸溶液中浸泡，磷酸溶液质量浓度为3％，浸泡时间为3小时。松质骨在高压锅中蒸煮，温度为125℃，时间为3小时。干燥，得到预处理松质骨；
步骤2、将预处理松质骨加至质量浓度为3％的磷酸氢二钠水溶液中，同时向体系中加入磷酸锶，浸泡2h，得到改性松质骨；
步骤3、将改性松质骨煅烧，具体将改性松质骨高温炉升温到400℃后，保温0.5小时；继续升温至500℃后，保温2h；继续升温至800℃后，保温0.5h；继续升温至1000℃后，保温0.5h；继续升温至1100℃后，保温0.5小时。得到掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料(SEM图见图1)，从图1中可见其保留了原有自然骨的连续多孔结构，具有很大的内表面积，有利于细胞的植入和粘附，以及细胞营养成分的渗入和细胞代谢产物的排出；
将掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料破碎筛分，选取粒径为0.1～2mm的颗粒备用；
步骤4、将从牛跟腱中提取的I型胶原蛋白加入到质量分数为0.5％的乙酸溶液中配置成胶原乙酸溶液，胶原蛋白的含量占该溶液质量分数的5％；
以每10毫升胶原乙酸溶液中加入5g掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料的比例向胶原乙酸溶液中加入掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料，混合均匀，并调节pH值至7。在此过程中，冰浴下以每分钟3000转搅拌，时间为1.5小时。然后加入交联剂(交联剂用量为胶原的0.08％)谷氨酰胺转氨酶，冰浴下继续以每分钟3000转搅拌，时间为1.5小时，然后在25℃下静置3时。将上述溶液转移到不锈钢容器中后，放置到-30℃下冷冻处理24小时，再转移到-80℃下冷冻干燥处理。得到骨修复材料(SEM图见图2)。由图2可知，该骨修复材料为多孔结构。
上述骨修复材料中，羟基磷灰石和β-磷酸三钙的重量比为6:4，锶的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的1％；胶原的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的15％。
实施例2
制备工艺与实施例1相同，不同之处在于：
步骤2中将预处理松质骨加至质量浓度为0.5％的磷酸氢二钠水溶液中，浸泡2.5h，得到改性松质骨；
步骤4中将混合物进行pH调节的步骤中，调解pH值至8；第一次冰浴处理中，搅拌速度为5000r/min，处理时间为1h；第二次冰浴处理中，搅拌速度为5000r/min，处理时间为1h；第二次冰浴处理的步骤之后及干燥之前，在15℃温度下静置5小时。改变胶原乙酸溶液和β转化生长因子的加入量。交联剂用量为胶原的0.1％。
最终得到的骨修复材料中，羟基磷灰石和β-磷酸三钙的重量比为8:2，锶的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的1％；胶原的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的25％。
实施例3
制备工艺与实施例1相同，不同之处在于：
步骤2中将预处理松质骨加至质量浓度为2.5％的磷酸氢钠水溶液中，浸泡2.5h，得到改性松质骨；
步骤4中将混合物进行pH调节的步骤中，调解pH值至7；第一次冰浴处理中，搅拌速度为500r/min，处理时间为2h；第二次冰浴处理中，搅拌速度为500r/min，处理时间为2h；第二次冰浴处理的步骤之后及干燥之前，在25℃温度下静置4小时。改变胶原乙酸溶液和β转化生长因子的加入量。交联剂用量为胶原的0.01％。
最终得到的骨修复材料中，羟基磷灰石和β-磷酸三钙的重量比为4:6，锶的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的0.1％；胶原的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的5％。
实施例4
制备工艺与实施例1相同，不同之处在于：
步骤2中将预处理松质骨加至质量浓度为3％的磷酸氢钠水溶液中，浸泡3h，得到改性松质骨；
步骤4中将混合物进行pH调节的步骤中，调解pH值至8.5；第一次冰浴处理中，搅拌速度为500r/min，处理时间为2h；无第二次冰浴处理；干燥之前，在25℃温度下静置4小时。改变胶原乙酸溶液和β转化生长因子的加入量。交联剂用量为胶原的0.0005％。
最终得到的骨修复材料中，羟基磷灰石和β-磷酸三钙的重量比为3:7，锶的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的0.02％；胶原的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的3％。
实施例5
制备工艺与实施例1相同，不同之处在于：
步骤2中将预处理松质骨加至质量浓度为0.4％的磷酸氢钠水溶液中，浸泡0.5h，得到改性松质骨；
步骤4中将混合物进行pH调节的步骤中，调解pH值至8；第一次冰浴处理中，搅拌速度为500r/min，处理时间为2h；无第二次冰浴处理；干燥之前，在25℃温度下静置4小时。改变胶原乙酸溶液和β转化生长因子的加入量。未添加交联剂。
最终得到的骨修复材料中，羟基磷灰石和β-磷酸三钙的重量比为9:1，锶的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的2％；胶原的含量为相对于羟基磷灰石和β-磷酸三钙总重量的4％。
性能检测：将实施例1至5中制备的骨修复材料与市售Bio-Oss Collagen材料(对比例1，不包含胶原和锶)分别进行ADSCs细胞增殖试验：将等体积本材料、Bio-OssCollagen分别置于24孔培养板内。制备105/mLADSCs悬液，首先将100μL细胞悬液缓慢滴加于材料之上，使材料润湿但没有多余培养基渗出。置于培养箱内，常规条件培养2h，待细胞贴壁后每孔加入1mL DMEM(10％FBS)培养基，常规培养条件培养。在培养1、3、5、7天之后，使用CCK8法测定细胞增殖情况。首先，将孔内培养基吸出，PBS轻柔清洗3遍，彻底吸干剩余液体。每孔加入10ulCCK8试剂，190ulDMEM(10％FBS)培养基，轻轻摇动孔板使液体混合均匀。于培养箱内避光孵育4h，从每个样品孔中吸出100微升液体加入96孔板，使用酶标仪测定450nm波长处吸光度值(OD值)如表1所示：
表1
一天后OD值 三天后OD值 五天后OD值 七天后OD值
实施例1 0.40 1.43 3.15 3.52
实施例2 0.51 1.45 3.19 3.56
实施例3 0.50 1.42 3.21 3.57
实施例4 0.35 1.37 3.07 3.47
实施例5 0.28 1.16 2.90 3.38
对比例1 0.20 1.11 2.82 3.30
空白样 0.20 0.90 2.62 3.11
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：利用本发明实施例1至5中制备的骨修复材料，细胞增殖情况显著高于Bio-Oss Collagen的细胞增殖情况，这说明发明中的骨修复材料在植入后早期能取得更好的成骨效果。
总之，本发明提供的骨修复材料的孔隙率、孔隙交通、孔隙大小与人体松质骨基本一致，利于骨细胞的增殖、分化。同时包括羟基磷灰石和β-磷酸三钙，克服了羟基磷灰石过于稳定、β-磷酸三钙降解过快的缺点，平衡了材料的降解速度，使其更适宜匹配人体骨骼修复速度。胶原具有许多优点：无毒，低抗原性，良好的生物相容性、生物可降解性和生物可吸收性，能促进细胞迁移、黏附、分化和调节细胞生长。锶是骨骼的重要组成部分，是生物体内的一种重要微量元素，其在元素周期表中与钙同族，化学结构和极性与钙相似。人体中大约含有320mg的锶，其中99％存在于骨中，研究表明，锶能增强成骨细胞的活性，抑制破骨细胞的活性。总之，本发明提供的骨修复材料兼具了以上各种优点，能够匹配人体骨骼的修复速度，满足人体骨缺损处的骨修复需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种骨修复材料，其特征在于，所述骨修复材料为多孔结构，且所述骨修复材料包括锶、羟基磷灰石、β-磷酸三钙和胶原。
2.根据权利要求1所述的骨修复材料，其特征在于，所述胶原为I型胶原蛋白。
3.根据权利要求1所述的骨修复材料，其特征在于，所述胶原为采用交联剂交联后的I型胶原蛋白。
4.根据权利要求3所述的骨修复材料，其特征在于，所述交联剂为谷氨酰胺转氨酶和/或京尼平。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的骨修复材料，其特征在于，所述羟基磷灰石和所述β-磷酸三钙的重量比为40～80:20～60；
优选地，所述锶的含量为相对于所述羟基磷灰石和所述β-磷酸三钙总重量的0.1～1％；
优选地，所述胶原的含量为相对于所述羟基磷灰石和所述β-磷酸三钙总重量的5～25％。
6.一种权利要求1至5中任一项所述的骨修复材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取哺乳动物的松质骨依次进行水煮、磷酸溶液浸泡、蒸煮、干燥，得到预处理松质骨；
将所述预处理松质骨、磷酸锶置于磷酸氢钠溶液或者磷酸氢二钠溶液中进行改性处理，得到改性松质骨；
将所述改性松质骨煅烧，得到掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料；以及
将所述掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料与胶原溶液的混合物进行pH调节后，进行第一次冰浴处理，然后干燥，得到所述骨修复材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，进行所述第一次冰浴处理的步骤之后以及所述干燥之前，还包括向第一次冰浴处理后的所述混合物中加入交联剂的步骤；优选所述交联剂的用量为所述胶原溶液中胶原的0.001～0.1％。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述改性处理的步骤中，所述磷酸氢钠溶液的质量浓度为0.5～2.5％，所述磷酸氢二钠溶液的质量浓度为0.5～2.5％，处理时间为1.5～2.5h。
9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，得到所述掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料与所述胶原溶液的混合物的步骤包括：
将所述胶原与乙酸水溶液混合，得到所述胶原溶液；
将所述掺锶-羟基磷灰石-β-磷酸三钙复合材料与所述胶原溶液混合，得到所述混合物。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，加入所述交联剂的步骤之后，还包括进行第二次冰浴处理的步骤；
优选地，将所述混合物进行pH调节的步骤中，调解pH值至7～8；
优选地，所述第一次冰浴处理中，搅拌速度为500～5000r/min，处理时间为1～2h；
优选地，所述第二次冰浴处理中，搅拌速度为500～5000r/min，处理时间为1～2h；
优选地，进行所述第二次冰浴处理的步骤之后及所述干燥之前，在15～25℃温度下静置3～5小时。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107551319A (zh) * 2017-07-13 2018-01-09 吉林大学 一种抗骨肿瘤复合骨重建支架的制备方法
CN107583105A (zh) * 2017-10-31 2018-01-16 桂林市漓江机电制造有限公司 一种耐磨损骨骼修复材料
CN107596444A (zh) * 2017-10-31 2018-01-19 桂林市漓江机电制造有限公司 一种环保骨骼修复材料
CN107754015A (zh) * 2017-10-31 2018-03-06 桂林市漓江机电制造有限公司 一种耐腐蚀骨骼修复材料
JP2018094401A (ja) * 2016-12-12 2018-06-21 オリンパステルモバイオマテリアル株式会社 骨補填材および骨補填材の製造方法
WO2019077806A1 (ja) * 2017-10-20 2019-04-25 オリンパステルモバイオマテリアル株式会社 骨補填材および骨補填材の製造方法
CN114699561A (zh) * 2021-12-30 2022-07-05 佛山市中医院 一种掺杂钙基材料、骨修复材料及其制备方法
CN115025291A (zh) * 2022-06-27 2022-09-09 北京幸福益生再生医学科技有限公司 一种功能型骨修复复合材料及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1422672A (zh) * 2002-11-21 2003-06-11 上海第二医科大学附属第九人民医院 可吸收煅烧骨的制备方法
CN1644221A (zh) * 2005-01-26 2005-07-27 徐小良 多孔材料与凝胶的复合材料及其应用
CN102188750A (zh) * 2010-03-10 2011-09-21 中国人民解放军总医院第一附属医院 一种掺锶的骨修复材料及制备方法
CN103041452A (zh) * 2011-10-13 2013-04-17 中国科学院理化技术研究所 明胶/纳米骨磷灰石的多孔骨修复框架材料及其制备方法和应用
CN104548206A (zh) * 2015-01-07 2015-04-29 北京爱康宜诚医疗器材股份有限公司 一种骨修复材料
CN105012995A (zh) * 2015-06-04 2015-11-04 武汉维斯第医用科技股份有限公司 一种含促骨愈合药物的胶原蛋白海绵及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1422672A (zh) * 2002-11-21 2003-06-11 上海第二医科大学附属第九人民医院 可吸收煅烧骨的制备方法
CN1644221A (zh) * 2005-01-26 2005-07-27 徐小良 多孔材料与凝胶的复合材料及其应用
CN102188750A (zh) * 2010-03-10 2011-09-21 中国人民解放军总医院第一附属医院 一种掺锶的骨修复材料及制备方法
CN103041452A (zh) * 2011-10-13 2013-04-17 中国科学院理化技术研究所 明胶/纳米骨磷灰石的多孔骨修复框架材料及其制备方法和应用
CN104548206A (zh) * 2015-01-07 2015-04-29 北京爱康宜诚医疗器材股份有限公司 一种骨修复材料
CN105012995A (zh) * 2015-06-04 2015-11-04 武汉维斯第医用科技股份有限公司 一种含促骨愈合药物的胶原蛋白海绵及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐卫华等: "掺锶骨修复材料的研究进展", 《临床合理用药》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018094401A (ja) * 2016-12-12 2018-06-21 オリンパステルモバイオマテリアル株式会社 骨補填材および骨補填材の製造方法
JP2018094394A (ja) * 2016-12-12 2018-06-21 オリンパステルモバイオマテリアル株式会社 骨補填材および骨補填材の製造方法
JP7158847B2 (ja) 2016-12-12 2022-10-24 オリンパステルモバイオマテリアル株式会社 骨補填材および骨補填材の製造方法
JP7177588B2 (ja) 2016-12-12 2022-11-24 オリンパステルモバイオマテリアル株式会社 骨補填材および骨補填材の製造方法
CN107551319A (zh) * 2017-07-13 2018-01-09 吉林大学 一种抗骨肿瘤复合骨重建支架的制备方法
WO2019077806A1 (ja) * 2017-10-20 2019-04-25 オリンパステルモバイオマテリアル株式会社 骨補填材および骨補填材の製造方法
CN107583105A (zh) * 2017-10-31 2018-01-16 桂林市漓江机电制造有限公司 一种耐磨损骨骼修复材料
CN107596444A (zh) * 2017-10-31 2018-01-19 桂林市漓江机电制造有限公司 一种环保骨骼修复材料
CN107754015A (zh) * 2017-10-31 2018-03-06 桂林市漓江机电制造有限公司 一种耐腐蚀骨骼修复材料
CN114699561A (zh) * 2021-12-30 2022-07-05 佛山市中医院 一种掺杂钙基材料、骨修复材料及其制备方法
CN114699561B (zh) * 2021-12-30 2023-03-31 佛山市中医院 一种掺杂钙基材料、骨修复材料及其制备方法
CN115025291A (zh) * 2022-06-27 2022-09-09 北京幸福益生再生医学科技有限公司 一种功能型骨修复复合材料及其制备方法和应用

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