CN107412849A - 一种结合性能好的仿生骨材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结合性能好的仿生骨材料，由以下原料按照重量份组成：纳米羟基磷灰石23‑32份、基体树脂14‑19份、蛋白质4‑8份、多糖5‑12份、氯霉素0.5‑2份、明胶5‑14份、凝血酶溶液10‑15份、重铬酸钾4‑8份和仙人掌3‑6份。本发明还公布了该材料的制备方法。本发明原料来源广泛，设备成本低，适用于大规模的工业化生产；本发明制备的产品中纳米羟基磷灰石以明胶为模板生长并且辅以基体树脂，具有良好的力学性能、良好的成形性和结合能力，还具有良好的抗菌作用，满足了人们的使用需求。

Description

一种结合性能好的仿生骨材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及仿生材料领域，具体是一种结合性能好的仿生骨材料。
背景技术
由于创伤、肿瘤或先天发育不足等导致人体骨组织缺损的现象非常普遍，特别是随着 我国步入老年人社会，年老易引起硬组织病变如骨质疏松。因而，临床治疗对于骨替代材 料有着巨大的需求。自体骨和异体骨是当前骨损伤修复效果最好的材料，自体骨易被患者 接受，但是会给患者带来新的创伤和痛苦；异体骨取材简便，但是在生物安全性上存在免 疫排斥和疾病传播的隐患。所以，临床上主要采用人工制备的仿生材料作为骨组织修复材 料。
但是现有的仿生材料虽然在一定程度上可以起到替代骨组织的作用，但是还存在易磨 损松动、界面润滑性差以及结合性能差的不足，这就为人们的使用带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结合性能好的仿生骨材料，以解决上述背景技术中提出的 问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种结合性能好的仿生骨材料，由以下原料按照重量份组成：纳米羟基磷灰石23-32 份、基体树脂14-19份、蛋白质4-8份、多糖5-12份、氯霉素0.5-2份、明胶5-14份、 凝血酶溶液10-15份、重铬酸钾4-8份和仙人掌3-6份。
作为本发明进一步的方案：基体树脂采用可固化树脂和热塑性树脂中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：多糖采用氨基聚糖、蛋白聚糖和壳聚糖中的一种或者几种 的混合物，蛋白质采用胶原蛋白、层连蛋白和血清蛋白中的至少一种。
所述结合性能好的仿生骨材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将重铬酸钾放入质量分数为70-85％的浓硫酸中，再将混合物放入65-72摄氏 度的恒温水浴中，搅拌均匀，得到重铬酸氧化溶液；
步骤二，将氯霉素放入0.2-0.3mol/L的稀酸中并且搅拌充分，得到氯霉素溶液，再将纳米羟基磷灰石浸入氯霉素溶液，在50-65摄氏度下边搅拌边加入明胶，搅拌充分，得 到第一混合溶液；
步骤三，将蛋白质和多糖用蒸馏水溶解成质量分数为4-9％的蛋白质溶液和多糖溶液， 将仙人掌捣碎并且利用超临界萃取法获得仙人掌萃取液；
步骤四，将基体树脂球磨成120-150目的粉末，将基体树脂粉末浸入60-75摄氏度的 重铬酸氧化溶液中并且保持18-35分钟，将浸泡后的基体树脂粉末用去离子水洗至中性， 得到氧化基体树脂粉末；
步骤五，将第一混合溶液和凝血酶溶液混合，调至溶液的PH至7.0，再向其中加入蛋 白质溶液、仙人掌萃取液和多糖溶液，混合均匀后超声震荡2-4小时，排出其中的气泡，然后在室温静置40-50小时后除去上层清液，离心分离出沉淀物，蒸馏水洗涤三次后，放 入冷冻干燥机冷冻干燥，在3-6MPa的低压力下预成型，冷冻干燥后接着在150-420MPa压 力下等静压成型，得到成品。
作为本发明进一步的方案：步骤二中的稀酸为稀磷酸、稀醋酸、稀甲酸或稀丙酸中的 任意一种，步骤五中冷冻干燥机的温度为零下30至零下60摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，设备成本低，适用于 大规模的工业化生产；本发明制备的产品中纳米羟基磷灰石以明胶为模板生长并且辅以基 体树脂，具有良好的力学性能、良好的成形性和结合能力，还具有良好的抗菌作用，满足 了人们的使用需求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种结合性能好的仿生骨材料，由以下原料按照重量份组成：纳米羟基磷灰石23份、 热塑性树脂14份、蛋白质4份、多糖5份、氯霉素0.5份、明胶5份、凝血酶溶液10份、 重铬酸钾4份和仙人掌3份。
所述结合性能好的仿生骨材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将重铬酸钾放入质量分数为75％的浓硫酸中，再将混合物放入65摄氏度的恒 温水浴中，搅拌均匀，得到重铬酸氧化溶液；
步骤二，将氯霉素放入0.2mol/L的稀酸中并且搅拌充分，得到氯霉素溶液，再将纳米羟基磷灰石浸入氯霉素溶液，在52摄氏度下边搅拌边加入明胶，搅拌充分，得到第一 混合溶液；
步骤三，将蛋白质和多糖用蒸馏水溶解成质量分数为6％的蛋白质溶液和多糖溶液，将 仙人掌捣碎并且利用超临界萃取法获得仙人掌萃取液；
步骤四，将基体树脂球磨成120目的粉末，将基体树脂粉末浸入64摄氏度的重铬酸氧化溶液中并且保持22分钟，将浸泡后的基体树脂粉末用去离子水洗至中性，得到氧化 基体树脂粉末；
步骤五，将第一混合溶液和凝血酶溶液混合，调至溶液的PH至7.0，再向其中加入蛋 白质溶液、仙人掌萃取液和多糖溶液，混合均匀后超声震荡3小时，排出其中的气泡，然后在室温静置42小时后除去上层清液，离心分离出沉淀物，蒸馏水洗涤三次后，放入冷 冻干燥机冷冻干燥，在4.5MPa的低压力下预成型，冷冻干燥后接着在180MPa压力下等静 压成型，得到成品。
实施例2
一种结合性能好的仿生骨材料，由以下原料按照重量份组成：纳米羟基磷灰石28份、 基体树脂17份、蛋白质6份、多糖8份、氯霉素1.5份、明胶10份、凝血酶溶液13份、 重铬酸钾6份和仙人掌5份。多糖采用氨基聚糖和蛋白聚糖的混合物，蛋白质采用层连蛋 白。
所述结合性能好的仿生骨材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将重铬酸钾放入质量分数为78％的浓硫酸中，再将混合物放入70摄氏度的恒 温水浴中，搅拌均匀，得到重铬酸氧化溶液；
步骤二，将氯霉素放入0.26mol/L的稀醋酸中并且搅拌充分，得到氯霉素溶液，再将 纳米羟基磷灰石浸入氯霉素溶液，在62摄氏度下边搅拌边加入明胶，搅拌充分，得到第一混合溶液；
步骤三，将蛋白质和多糖用蒸馏水溶解成质量分数为8％的蛋白质溶液和多糖溶液，将 仙人掌捣碎并且利用超临界萃取法获得仙人掌萃取液；
步骤四，将基体树脂球磨成135目的粉末，将基体树脂粉末浸入70摄氏度的重铬酸氧化溶液中并且保持28分钟，将浸泡后的基体树脂粉末用去离子水洗至中性，得到氧化 基体树脂粉末；
步骤五，将第一混合溶液和凝血酶溶液混合，调至溶液的PH至7.0，再向其中加入蛋 白质溶液、仙人掌萃取液和多糖溶液，混合均匀后超声震荡4小时，排出其中的气泡，然后在室温静置46小时后除去上层清液，离心分离出沉淀物，蒸馏水洗涤三次后，放入冷 冻干燥机在零下40摄氏度下冷冻干燥，在5MPa的低压力下预成型，冷冻干燥后接着在 270MPa压力下等静压成型，得到成品。
实施例3
一种结合性能好的仿生骨材料，由以下原料按照重量份组成：纳米羟基磷灰石30份、 基体树脂18份、蛋白质8份、多糖12份、氯霉素2份、明胶13份、凝血酶溶液15份、 重铬酸钾8份和仙人掌6份。基体树脂采用可固化树脂和热塑性树脂的混合物。多糖采用 氨基聚糖、蛋白聚糖和壳聚糖的混合物，蛋白质采用胶原蛋白、层连蛋白和血清蛋白的混 合物。
所述结合性能好的仿生骨材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将重铬酸钾放入质量分数为82％的浓硫酸中，再将混合物放入72摄氏度的恒 温水浴中，搅拌均匀，得到重铬酸氧化溶液；
步骤二，将氯霉素放入0.3mol/L的稀甲酸中并且搅拌充分，得到氯霉素溶液，再将纳米羟基磷灰石浸入氯霉素溶液，在64摄氏度下边搅拌边加入明胶，搅拌充分，得到第 一混合溶液；
步骤三，将蛋白质和多糖用蒸馏水溶解成质量分数为8％的蛋白质溶液和多糖溶液，将 仙人掌捣碎并且利用超临界萃取法获得仙人掌萃取液；
步骤四，将基体树脂球磨成150目的粉末，将基体树脂粉末浸入75摄氏度的重铬酸氧化溶液中并且保持32分钟，将浸泡后的基体树脂粉末用去离子水洗至中性，得到氧化 基体树脂粉末；
步骤五，将第一混合溶液和凝血酶溶液混合，调至溶液的PH至7.0，再向其中加入蛋 白质溶液、仙人掌萃取液和多糖溶液，混合均匀后超声震荡4小时，排出其中的气泡，然后在室温静置48小时后除去上层清液，离心分离出沉淀物，蒸馏水洗涤三次后，放入冷 冻干燥机在零下45摄氏度冷冻干燥，在6MPa的低压力下预成型，冷冻干燥后接着在360MPa 压力下等静压成型，得到成品。
本发明中用明胶调控纳米羟基磷灰石的生长，在纳米羟基磷灰石生长过程中加入氯霉 素，使得成品具有抗菌作用；将基体树脂粉末浸入重铬酸氧化溶液中，使得基体树脂进行 氧化改性，可以与其他组分更好的相容，表面结合能力强，制备的产品力学性能好；在纳 米羟基磷灰石中加入蛋白质和多糖，具有很好的生物相容性和生物活性，凝血酶溶液是良 好的交联剂，可以将纳米羟基磷灰石、基体树脂等组分结合好，再配以仙人掌萃取液，使得产品的生物相容性和结合性好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从 哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将 说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种结合性能好的仿生骨材料，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：纳米羟基磷灰石23-32份、基体树脂14-19份、蛋白质4-8份、多糖5-12份、氯霉素0.5-2份、明胶5-14份、凝血酶溶液10-15份、重铬酸钾4-8份和仙人掌3-6份。
2.根据权利要求1所述的结合性能好的仿生骨材料，其特征在于，所述基体树脂采用可固化树脂和热塑性树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的结合性能好的仿生骨材料，其特征在于，所述多糖采用氨基聚糖、蛋白聚糖和壳聚糖中的一种或者几种的混合物，蛋白质采用胶原蛋白、层连蛋白和血清蛋白中的至少一种。
4.一种如权利要求1-3任一所述的结合性能好的仿生骨材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将重铬酸钾放入质量分数为70-85％的浓硫酸中，再将混合物放入65-72摄氏度的恒温水浴中，搅拌均匀，得到重铬酸氧化溶液；
步骤二，将氯霉素放入0.2-0.3mol/L的稀酸中并且搅拌充分，得到氯霉素溶液，再将纳米羟基磷灰石浸入氯霉素溶液，在50-65摄氏度下边搅拌边加入明胶，搅拌充分，得到第一混合溶液；
步骤三，将蛋白质和多糖用蒸馏水溶解成质量分数为4-9％的蛋白质溶液和多糖溶液，将仙人掌捣碎并且利用超临界萃取法获得仙人掌萃取液；
步骤四，将基体树脂球磨成120-150目的粉末，将基体树脂粉末浸入60-75摄氏度的重铬酸氧化溶液中并且保持18-35分钟，将浸泡后的基体树脂粉末用去离子水洗至中性，得到氧化基体树脂粉末；
步骤五，将第一混合溶液和凝血酶溶液混合，调至溶液的PH至7.0，再向其中加入蛋白质溶液、仙人掌萃取液和多糖溶液，混合均匀后超声震荡2-4小时，排出其中的气泡，然后在室温静置40-50小时后除去上层清液，离心分离出沉淀物，蒸馏水洗涤三次后，放入冷冻干燥机冷冻干燥，在3-6MPa的低压力下预成型，冷冻干燥后接着在150-420MPa压力下等静压成型，得到成品。
5.根据权利要求4所述的结合性能好的仿生骨材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的稀酸为稀磷酸、稀醋酸、稀甲酸或稀丙酸中的任意一种，步骤五中冷冻干燥机的温度为零下30至零下60摄氏度。
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