CN106943623A - 一种促进骨再生天然骨修复材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种促进骨再生天然骨修复材料的制备方法，属于医用材料制备技术领域。本发明以牛骨为原料煅烧，生成高强度的α‑磷酸三钙晶型和高降解性，高生物活性，优秀的骨诱导性的β‑磷酸三钙晶型，再与羧甲基纤维素复配，制得复合粉末后再与去离子水混合压制成型，经烘干得支架材料，随后利用骨形态发生蛋白、血小板衍生生长因子与磷酸盐缓冲液混合制备磷酸盐培养液，再将支架材料浸泡在磷酸盐培养液中培养生长，最后将支架材料取出晾干并灭菌，即可得促进骨再生天然骨修复材料，本发明制得的骨修复材料机械强度高，与人体的生物相容性好，同时具有很好的骨诱导活性，可以较快地完成骨缺损的修复，且生物降解性较好，具有广阔的应用前景。

Description

一种促进骨再生天然骨修复材料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种促进骨再生天然骨修复材料的制备方法，属于医用材料制备技术领域。
背景技术
当前世界上临床用于骨修复的治疗方法有自体骨移植、同种异体骨移植、人工骨替代物等。自体骨移植存在供区损伤、植骨量不足、不能制备特殊形状等限制，同种异体骨易致排斥反应，而人工合成骨有较好的骨传导性与一定的机械强度，植入体内主要起支架作用引导骨再生，以后慢慢被生物降解、清除，它的骨传导性较好，因此，人工骨修复材料已逐渐成为国际上用于临床骨缺损修复的主要材料。
目前，研究和已临床应用的人工骨修复材料的种类繁多，按其基质材料的性质可大致分为有机高分子材料、无机材料和复合材料。但是，现有的这些人工骨修复材料仅具有骨传导性，缺乏骨诱导性，成骨量少，且人工骨修复材料在抗压强度和弹性模量上与其周围的正常组织尚有一定的差别，在受力和疲劳之后断裂和界面有剥离现象，对于修复大段的骨缺损，由于其抗压强度和抗弯强度与生物自体骨有一定的差别，受力后的形变常使植骨失败。因此，寻求一种骨诱导性好、成骨速度快，且机械性能优异的骨修复材料成为业内亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对现有的骨修复材料仅具有骨传导性，缺乏骨诱导性，成骨量少，且人工骨修复材料的抗压强度和弹性模量不理想的缺陷，提供一种促进骨再生骨修复材料的制备方法。
为了解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：
1.一种促进骨再生天然骨修复材料，包括支架材料和生长膜，其特征在于：在支架材料表面包裹一层生长膜。
所述的支架材料为双相磷酸钙与羧甲基纤维素按质量比10：1～40：1的复合粉末，与去离子水混合后装入模具中，在3～5MPa压力下压制成型后干燥制得。
所述的双相磷酸钙为动物骨经脱脂脱油处理后装入马弗炉中，以5～10℃/min速率升温至500～600℃，煅烧1～2h后，继续升温至1350～1400℃煅烧6～8h，再静置降温至1000～1100℃煅烧1～2h，冷却至室温后球磨过筛制得。
所述的动物骨为牛松质骨、猪松质骨、羊松质骨中的一种。
所述的生长膜为骨形态发生蛋白与血小板衍生生长因子按质量比1：1混合后培养活化，再在支架材料上培养生长5～10天后形成。
本发明的有益效果是：本发明将动物骨蒸煮除杂后干燥粉碎，过筛制得粗品磷酸钙，再将粗品磷酸钙煅烧，生成高强度的α-磷酸三钙晶型和具有高降解性、高生物活性以及优异骨诱导性的β-磷酸三钙晶型，随后经球磨过筛后与羧甲基纤维素复配，利用纤维交织的网状结构，使纤维与其周围双相磷酸钙晶体缠绕紧密，呈团聚簇拥状态，强化制得的支架材料的机械性能，随后利用骨形态发生蛋白、血小板衍生生长因子与磷酸盐缓冲液混合制备磷酸盐培养液，再将支架材料浸泡在磷酸盐培养液中，通过支架材料中磷酸钙的多孔结构协同羧甲基纤维素表面的活性位点，培养生长膜，促进蛋白和生长因子的粘附，进而促进骨的再生，最后将支架材料取出晾干并灭菌，即可得促进骨再生天然骨修复材料，本发明制得的骨修复材料机械强度高，与人体的生物相容性好，同时具有很好的骨诱导活性，可以较快地完成骨缺损的修复，且生物降解性较好，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
称取1～2kg新鲜牛骨，用去离子水洗涤牛骨3～5次，再将洗涤后的牛骨加入2～3L去离子水中，在95～100℃下蒸煮3～5h，冷却至室温后取出牛骨，并用刮刀去除牛骨表面软组织，得预处理牛骨，将预处理牛骨浸泡在2～3L质量分数为4%氢氧化钠溶液中，在60～70℃下浸泡6～8h后，取出牛骨并转入1～2L质量分数为30%双氧水中浸泡10～12h，取出牛骨，得除杂处理牛骨，再将除杂处理牛骨用1～2L无水乙醇浸泡清洗1～2h后转入鼓风干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将干燥后的产物装入粉碎机中粉碎，过20目筛，得粗品磷酸钙，再将粗品磷酸钙装入马弗炉中，以5～10℃/min速率升温至500～600℃，煅烧1～2h后，继续升温至1350～1400℃煅烧6～8h，再静置降温至1000～1100℃煅烧1～2h，冷却至室温后，将煅烧产物转入球磨机中，以300～400r/min转速球磨30～40min，过200目筛，得双相磷酸钙粉末，称取5～10g羧甲基纤维素，100～200g双相磷酸钙粉末，加入300～500mL无水乙醇中，以300W超声波超声分散20～30min后过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在35～40℃下干燥3～4h后转入研钵中研磨，过200目筛，得复合粉末，再称取80～100g复合粉末与30～40mL去离子水混合后装入模具中，并以3～5MPa压力压制成型，再将模具置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，冷却至室温后脱模，得支架材料，最后称取3～5g骨形态发生蛋白、3～5g血小板衍生生长因子，加入到盛有200～300mLpH为7.4磷酸盐缓冲液的800mL烧杯中，在36～37℃下培养1～2天，得磷酸盐培养液，再将支架材料浸泡在磷酸盐培养液中，并将烧杯转入恒温恒湿箱中，在36～37℃下培养生长7～10天后，将支架材料取出晾干，灭菌，即可得促进骨再生天然骨修复材料。
实例1
称取1kg新鲜牛骨，用去离子水洗涤牛骨3次，再将洗涤后的牛骨加入2L去离子水中，在95℃下蒸煮3h，冷却至室温后取出牛骨，并用刮刀去除牛骨表面软组织，得预处理牛骨，将预处理牛骨浸泡在2L质量分数为4%氢氧化钠溶液中，在60℃下浸泡6h后，取出牛骨并转入1L质量分数为30%双氧水中浸泡10h，取出牛骨，得除杂处理牛骨，再将除杂处理牛骨用1L无水乙醇浸泡清洗1h后转入鼓风干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，再将干燥后的产物装入粉碎机中粉碎，过20目筛，得粗品磷酸钙，再将粗品磷酸钙装入马弗炉中，以5℃/min速率升温至500℃，煅烧1h后，继续升温至1350℃煅烧6h，再静置降温至1000℃煅烧1h，冷却至室温后，将煅烧产物转入球磨机中，以300r/min转速球磨30min，过200目筛，得双相磷酸钙粉末，称取5g羧甲基纤维素，100g双相磷酸钙粉末，加入300mL无水乙醇中，以300W超声波超声分散20min后过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在35℃下干燥3h后转入研钵中研磨，过200目筛，得复合粉末，再称取80g复合粉末与30mL去离子水混合后装入模具中，并以3MPa压力压制成型，再将模具置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，冷却至室温后脱模，得支架材料，最后称取3g骨形态发生蛋白、3g血小板衍生生长因子，加入到盛有200mLpH为7.4磷酸盐缓冲液的800mL烧杯中，在36℃下培养1天，得磷酸盐培养液，再将支架材料浸泡在磷酸盐培养液中，并将烧杯转入恒温恒湿箱中，在36℃下培养生长7天后，将支架材料取出晾干，灭菌，即可得促进骨再生天然骨修复材料。
实例2
称取1kg新鲜牛骨，用去离子水洗涤牛骨4次，再将洗涤后的牛骨加入2L去离子水中，在98℃下蒸煮4h，冷却至室温后取出牛骨，并用刮刀去除牛骨表面软组织，得预处理牛骨，将预处理牛骨浸泡在2L质量分数为4%氢氧化钠溶液中，在65℃下浸泡7h后，取出牛骨并转入1L质量分数为30%双氧水中浸泡11h，取出牛骨，得除杂处理牛骨，再将除杂处理牛骨用1L无水乙醇浸泡清洗1h后转入鼓风干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，再将干燥后的产物装入粉碎机中粉碎，过20目筛，得粗品磷酸钙，再将粗品磷酸钙装入马弗炉中，以8℃/min速率升温至550℃，煅烧1h后，继续升温至1375℃煅烧7h，再静置降温至1050℃煅烧1h，冷却至室温后，将煅烧产物转入球磨机中，以350r/min转速球磨35min，过200目筛，得双相磷酸钙粉末，称取8g羧甲基纤维素，150g双相磷酸钙粉末，加入400mL无水乙醇中，以300W超声波超声分散25min后过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在38℃下干燥3h后转入研钵中研磨，过200目筛，得复合粉末，再称取90g复合粉末与35mL去离子水混合后装入模具中，并以4MPa压力压制成型，再将模具置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，冷却至室温后脱模，得支架材料，最后称取4g骨形态发生蛋白、4g血小板衍生生长因子，加入到盛有250mLpH为7.4磷酸盐缓冲液的800mL烧杯中，在36℃下培养1天，得磷酸盐培养液，再将支架材料浸泡在磷酸盐培养液中，并将烧杯转入恒温恒湿箱中，在36℃下培养生长9天后，将支架材料取出晾干，灭菌，即可得促进骨再生天然骨修复材料。
实例3
称取2kg新鲜牛骨，用去离子水洗涤牛骨5次，再将洗涤后的牛骨加入3L去离子水中，在100℃下蒸煮5h，冷却至室温后取出牛骨，并用刮刀去除牛骨表面软组织，得预处理牛骨，将预处理牛骨浸泡在3L质量分数为4%氢氧化钠溶液中，在70℃下浸泡8h后，取出牛骨并转入2L质量分数为30%双氧水中浸泡12h，取出牛骨，得除杂处理牛骨，再将除杂处理牛骨用2L无水乙醇浸泡清洗2h后转入鼓风干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，再将干燥后的产物装入粉碎机中粉碎，过20目筛，得粗品磷酸钙，再将粗品磷酸钙装入马弗炉中，以10℃/min速率升温至600℃，煅烧2h后，继续升温至1400℃煅烧8h，再静置降温至1100℃煅烧2h，冷却至室温后，将煅烧产物转入球磨机中，以400r/min转速球磨40min，过200目筛，得双相磷酸钙粉末，称取10g羧甲基纤维素，200g双相磷酸钙粉末，加入500mL无水乙醇中，以300W超声波超声分散30min后过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在40℃下干燥4h后转入研钵中研磨，过200目筛，得复合粉末，再称取100g复合粉末与40mL去离子水混合后装入模具中，并以5MPa压力压制成型，再将模具置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，冷却至室温后脱模，得支架材料，最后称取5g骨形态发生蛋白、5g血小板衍生生长因子，加入到盛有300mLpH为7.4磷酸盐缓冲液的800mL烧杯中，在37℃下培养2天，得磷酸盐培养液，再将支架材料浸泡在磷酸盐培养液中，并将烧杯转入恒温恒湿箱中，在37℃下培养生长10天后，将支架材料取出晾干，灭菌，即可得促进骨再生天然骨修复材料。
对实例1～3制得的促进骨再生天然骨修复材料和聚乳酸-磷酸钙复合骨修复材料（对比例）进行性能测试，其检测结果如下表：
从上表可以看出，本发明制得的促进骨再生天然骨修复材料具有较好的骨诱导性及生物相容性，可加速机体成骨时间，同时本发明骨修复材料机械强度高，受力后不易变形。

Claims (5)

1.一种促进骨再生天然骨修复材料，包括支架材料和生长膜，其特征在于：在支架材料表面包裹一层生长膜。
2.如权利要求1所述的一种促进骨再生天然骨修复材料，其特征在于，所述的支架材料为双相磷酸钙与羧甲基纤维素按质量比10：1～40：1的复合粉末，与去离子水混合后装入模具中，在3～5MPa压力下压制成型后干燥制得。
3.如权利要求2所述的一种促进骨再生天然骨修复材料，其特征在于，所述的双相磷酸钙为动物骨经脱脂脱油处理后装入马弗炉中，以5～10℃/min速率升温至500～600℃，煅烧1～2h后，继续升温至1350～1400℃煅烧6～8h，再静置降温至1000～1100℃煅烧1～2h，冷却至室温后球磨过筛制得。
4.如权利要求3所述的一种促进骨再生天然骨修复材料，其特征在于，所述的动物骨为牛松质骨、猪松质骨、羊松质骨中的一种。
5.如权利要求1所述的一种促进骨再生天然骨修复材料，其特征在于，所述的生长膜为骨形态发生蛋白与血小板衍生生长因子按质量比1：1混合后培养活化，再在支架材料上培养生长5～10天后形成。
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