CN109381745A - 胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料及其材料制备方法 - Google Patents

胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料及其材料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料及其材料制备方法，通过将胶原蛋白海绵剪碎、均质化处理制成原浆液，珊瑚羟基磷灰石颗粒与胶原浆液进行混合得到胶原珊瑚羟基磷灰石混合浆液；放入模具当中进行压缩和除水、冷冻干燥后得到冷冻成型后的胶原珊瑚羟基磷灰石支架；进行热交联处理得到最终的胶原珊瑚羟基磷灰石复合支架；通过本技术方案，将珊瑚羟基磷灰石颗粒与胶原蛋白进行完美的复合，珊瑚羟基磷灰石颗粒被严格的束缚起来，解决了珊瑚羟基磷灰石颗粒塑形问题，使胶原蛋白在生理环境下仍然可以保持一定的力学支撑，制成具有良好的生物相容性和生物活性的骨填充支架材料。

Description

胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料及其材料制备方法
技术领域
本发明涉及一种骨填充支架，特别是涉及一种胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料及其材料制备方法。
背景技术
由于事故或肿瘤、骨质疏松等原因导致骨缺损的现象是临床上非常常见的一种疾病。
超过临界尺寸的大段骨缺损很难自我愈合，在临床上，面对临界尺寸的大段骨缺损往往通过自体骨移植进行治疗，但是自体骨移植会带来患者的二次伤害，同时可提供的自体骨也很有限，同种异体骨移植又会带来免疫反应和疾病传播的风险，所以，组织工程骨填充支架材料在临床上具有广泛的应用需求。
在骨填充材料的研究领域内主要的研究内容集中在两个方面：一是，提高支架材料的生物相容性和生物活性，使其可以更好的促进缺损部位骨组织的再生和修复；二是，提高支架材料的力学性能，使其可以在缺损部位可以对缺损部位起到一定的支撑作用。
天然骨具有无机和有机两种成分，无机成分主要为羟基磷灰石，有机成分主要为Ⅰ型胶原蛋白，自然地，作为骨填充材料，应当具有和天然骨相似的组成成分，羟基磷灰石可以通过人工合成和提取天然组织两种方法获得，人工合成的羟基磷灰石具有和天然骨中无机相类似的组成成分，但是人工合成的羟基磷灰石难以具有和天然骨相似的孔洞结构；而天然骨组织中所提取的羟基磷灰石又具有传播疾病的风险，另外，羟基磷灰石单独用作骨填充材料时，其材料形状不易控制或者材料脆性过大，胶原蛋白主要是通过从动物组织中提取获得，具有良好的生物相容性，是组织工程中最为常用且有效的一种材料，但是所提取的Ⅰ型胶原蛋白是水溶性的，难以在生理环境下保持一定的力学支撑，而水不溶胶原蛋白又不利于材料的加工制备；因此开发出一种具有良好生物相容性和力学性能同时满足临床需求的骨填充支架将具有巨大的经济效应和社会效应。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料及其材料制备方法，通过本技术方案，不但可以有效的避免天然组织提取中的疾病传播的风险，又具有人工合成羟基磷灰石所不具备的天然孔洞结构，解决了珊瑚羟基磷灰石颗粒本身不好塑形的缺点，利用热交联对复合骨填充支架的材料进行处理，可以使胶原蛋白在生理环境下仍然可以保持一定的力学支撑，同时热交联又是一种绿色的交联方式。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的::
一种胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料，由胶原蛋白海绵和珊瑚羟基磷灰石构成，所述胶原蛋白海绵与珊瑚羟基磷灰石的重量比为：1:6~1:9.5。
作为进一步的技术方案，所述胶原蛋白海绵为牛Ⅰ型胶原蛋白或猪Ⅰ型胶原蛋白。
一种胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料制备方法，按以下步骤制成：
（1）将胶原蛋白海绵剪碎，并将剪碎后胶原蛋白海绵分散在纯化水中，再利用匀浆机进行均质化处理，处理10分钟后得到胶原浆液；
（2）将珊瑚羟基磷灰石颗粒与胶原浆液进行混合，利用磁力搅拌器进行混合搅拌，搅拌15分钟后，得到胶原珊瑚羟基磷灰石混合浆液；
（3）将步骤（2）所得胶原珊瑚羟基磷灰石混合浆液转移到对应模具当中进行压缩和除水12小时，脱模后再冷冻干燥48小时得到冷冻成型后的胶原珊瑚羟基磷灰石支架；
（4）将步骤（3）所得冷冻成型后胶原珊瑚羟基磷灰石支架在真空度为0-0.8bar气压下加热到60℃-120℃进行热交联处理2小时，得到最终的胶原珊瑚羟基磷灰石复合支架。
作为进一步的技术方案，所述步骤（1）中，胶原蛋白海绵剪碎粒径为1mm~5mm，胶原蛋白海绵与纯化水的重量比为1.5：100~2.0：100。
作为进一步的技术方案，所述压缩采用重力块下进行压缩，除水是将压缩中溢出的水进行清除。
作为进一步的技术方案，所述（2）中珊瑚羟基磷灰石颗粒的粒径为0.1mm~1mm。
采用上述技术方案后的有益效果是：一种胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料及其材料制备方法，通过本技术方案，将珊瑚羟基磷灰石颗粒与胶原蛋白进行完美的复合，珊瑚羟基磷灰石颗粒被严格的束缚起来，解决了珊瑚羟基磷灰石颗粒塑形问题，同时利用热交联进行处理，可以使胶原蛋白在生理环境下仍然可以保持一定的力学支撑，热交联又是一种绿色的交联方式，没有引入化学交联剂的使用，从而有效的提供了一种使用简便，并且快速和绿色环保，良好的力学支撑，有良好的生物相容性和生物活性的骨填充支架材料。
附图说明
图1为本发明实施例一中冷冻干燥成型后的胶原珊瑚羟基磷灰石支架的实物图。
图2为本发明实施例一中实物热交联处理后切割成小块后实物图。
图3为本发明实施例一实物通过扫描电镜（SEM）观察到的实物内部结构图。
图4为本发明实施例二中冷冻干燥成型后的胶原珊瑚羟基磷灰石支架的实物图。
图5为本发明实施例二中实物热交联处理后切割成小块后实物图。
图6为本发明实施例二实物通过扫描电镜（SEM）观察到的实物内部结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明涉及的胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料，由胶原蛋白海绵和珊瑚羟基磷灰石构成，所述胶原蛋白海绵与珊瑚羟基磷灰石的重量比为：1:6~1:9.5。
作为进一步的实施例，所述胶原蛋白海绵为牛Ⅰ型胶原蛋白或猪Ⅰ型胶原蛋白。
本发明涉及的胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料制备方法，按以下步骤制成：（1）将胶原蛋白海绵剪碎，并将剪碎后胶原蛋白海绵分散在纯化水中，再利用匀浆机进行均质化处理，处理10分钟后得到胶原浆液；
（2）将珊瑚羟基磷灰石颗粒与胶原浆液进行混合，利用磁力搅拌器进行混合搅拌，搅拌15分钟后，得到胶原珊瑚羟基磷灰石混合浆液；
（3）将步骤（2）所得胶原珊瑚羟基磷灰石混合浆液转移到对应模具当中进行压缩和除水12小时，脱模后再冷冻干燥48小时得到成型后的胶原珊瑚羟基磷灰石支架材料的冷冻材料；
（4）将步骤（3）所得胶原珊瑚羟基磷灰石支架材料冷冻体在真空度为0-0.8bar气压下加热到60℃-120℃进行热交联处理2小时，得到最终的胶原珊瑚羟基磷灰石复合支架材料。
作为进一步的实施例，所述步骤（1）中，胶原蛋白海绵剪碎粒径为1mm~5mm，胶原蛋白海绵与纯化水的重量比为1.5：100~2.0：100。
作为进一步的实施例，所述压缩采用重力块下进行压缩，除水是将压缩中溢出的水进行清除。
作为进一步的实施例，所述（2）中珊瑚羟基磷灰石颗粒的粒径为0.1mm~1mm。
本发明中胶原蛋白海绵剪碎粒径为1mm-5mm，胶原蛋白海绵与纯化水的重量比为1.8：100，可根据个人不同的手法，选择不同到配比,此处配比不同不直接影响产品质量。
实施例1
（1）将牛源Ⅰ型胶原蛋白海绵剪碎粒径为0.5mm~1mm，并将剪碎后牛源Ⅰ型胶原蛋白海绵分散在纯化水当中，牛源Ⅰ型胶原蛋白海绵与纯化水的重量比为1.8%：1，利用匀浆机在30转/分下进行均质化处理，处理10分钟后得到胶原浆液；
（2）将粒径为0.1mm~1mm的珊瑚羟基磷灰石颗粒与（1）中的胶原浆液进行混合，并且利用磁力搅拌器在15转/分的转速下进行混合搅拌，搅拌15分钟，得到胶原浆液与珊瑚羟基磷灰石的混合浆液，所述混合浆液中牛源Ⅰ型胶原蛋白海绵与珊瑚羟基磷灰石的重量配比为1：8；
（3）将（2）中混合浆液转移到模具当中进行压缩和除水12小时，然后再冷冻干燥48小时得到冷冻成型的胶原珊瑚羟基磷灰石支架；
（4）将（3）中的冷冻成型的胶原珊瑚羟基磷灰石支架在120℃，真空度为-0.8bar的条件下进行热交联处理2小时，得到最终的胶原珊瑚羟基磷灰石复合支架。
实施例2
（1）将猪源Ⅰ型胶原蛋白海绵剪碎粒径为1mm~5mm，并将剪碎后猪源Ⅰ型胶原蛋白海绵分散在纯化水当中，猪源Ⅰ型胶原蛋白海绵与纯化水的重量比为2.0%：1,利用匀浆机在30转/分下进均质化处理，处理10分钟得到胶原浆液；
（2）将粒径为0.1mm~1mm的珊瑚羟基磷灰石颗粒与（1）中的胶原浆液进行混合，并且利用磁力搅拌器在15转/分的转速下进行混合搅拌，搅拌15分钟，得到胶原浆液与珊瑚羟基磷灰石的混合浆液，所述混合浆液中猪源Ⅰ型胶原蛋白海绵与珊瑚羟基磷灰石的重量配比为1：9；
（3）将（2）中混合浆液转移到模具当中进行压缩和除水12小时，然后再冷冻干燥48小时得到成型后的胶原珊瑚羟基磷灰石支架材料；
（4）将（3）中的支架材料在120℃，真空度为-0.8bar的条件下进行热交联处理2小时，得到胶原珊瑚羟基磷灰石支架材料的冷冻材料。
如附图1-附图6所示，本发明的实施例一和实施例二的技术方案中，当牛源Ⅰ型胶原蛋白海绵和猪源Ⅰ型胶原蛋白海绵与珊瑚羟基磷灰石颗粒的配比为最高配比时，瑚羟基磷灰石颗粒相对较多，成型硬度好，但容易松散，整体性相对较差，为最低配比时，整体性强，但是成型性较差，质地较软；本发明中无论采用牛源Ⅰ型胶原蛋白海绵和猪源Ⅰ型胶原蛋白海绵从使用效果、外观效果和物理强度参数上均没有明显的曲别，从经济成本上来讲，牛源Ⅰ型胶原蛋白海绵获取方便，相对价格便宜，应用方便。
以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，并非用以限定本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料，其特征在于，由胶原蛋白海绵和珊瑚羟基磷灰石构成，所述胶原蛋白海绵与珊瑚羟基磷灰石的重量比为：1:6~1:9.5。
2.根据权利要求1所述的胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料，其特征在于，所述胶原蛋白海绵为牛Ⅰ型胶原蛋白或猪Ⅰ型胶原蛋白。
3.一种胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料制备方法，其特征在于，按以下步骤制成：
（1）将胶原蛋白海绵剪碎，并将剪碎后胶原蛋白海绵分散在纯化水中，再利用匀浆机进行均质化处理，处理10分钟后得到胶原浆液；
（2）将珊瑚羟基磷灰石颗粒与胶原浆液进行混合，利用磁力搅拌器进行混合搅拌，搅拌15分钟后，得到胶原珊瑚羟基磷灰石混合浆液；
（3）将步骤（2）所得胶原珊瑚羟基磷灰石混合浆液转移到对应模具当中进行压缩和除水12小时，脱模后再冷冻干燥48小时得到冷冻成型后的胶原珊瑚羟基磷灰石支架；
（4）将步骤（3）所得冷冻成型后的胶原珊瑚羟基磷灰石支架在真空度为0-0.8bar气压下加热到60℃-120℃进行热交联处理2小时，得到最终的胶原珊瑚羟基磷灰石复合支架。
4.根据权利要求3所述的胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，胶原蛋白海绵剪碎粒径为1mm~5mm，胶原蛋白海绵与纯化水的重量比为1.5:100~2：100。
5.根据权利要求3所述的胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料制备方法，其特征在于：所述压缩采用重力块下进行压缩，除水是将压缩中溢出的水进行清除。
6.根据权利要求3所述的胶原珊瑚羟基磷灰石复合骨填充支架材料制备方法，其特征在于：所述（2）中珊瑚羟基磷灰石颗粒的粒径为0.1mm~1mm。
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