CN109745578B - 骨修复材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种骨修复材料及其制备方法。该骨修复材料包括基体材料以及与基体材料混合的碳纳米材料和多肽;碳纳米材料与多肽通过化学键结合。该制备方法包括:将碳纳米材料以及多肽通过化学键结合;将通过化学键结合的碳纳米材料以及多肽与基体材料混合并进行成型处理。由于化学键的结合能力较强,因此该骨修复材料中的多肽可以得到缓慢释放,进而延长多肽的作用时间。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及一种骨修复材料及其制备方法。
背景技术
由疾病或创伤等引起的骨缺损一直是骨科领域亟待解决的一大难题。目前,临床上常用的骨修复方法包括自体骨移植或异体骨移植,但该两种骨移植方法都存在一定的局限性。例如,自体骨移植往往供体有限,难以满足需求;异体骨移植常因人体的免疫排斥反应而导致植入失败,有时移植骨还可能携带病毒,因而引发疾病。
为了解决上述问题,具有来源广泛、成分可调等优点的骨修复材料成为骨科领域研究的热点。
发明内容
本公开至少一实施例提供一种骨修复材料,该骨修复材料包括基体材料以及与所述基体材料混合的碳纳米材料和多肽;其中,所述碳纳米材料与所述多肽通过化学键结合。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料中,所述多肽包括BMP-2多肽、BMP-7多肽、BMP-9多肽、RGD多肽、OGP成骨多肽和OPN多肽中的一种或多种。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料中,所述基体材料包括羟基磷灰石、磷酸三钙和生物玻璃中的一种或多种。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料中,所述碳纳米材料包括碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯中的一种或多种。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料中,所述碳纳米管为多壁碳纳米管。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料,还包括高分子成型材料。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料中,所述高分子成型材料包括聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙醇酸和胶原中的一种或多种。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料中,所述聚乳酸包括分子量在20000-40000范围内的聚左旋乳酸。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料中,所述基体材料的质量份数为15-30份;所述碳纳米材料的质量份数为6-10份;所述多肽的质量份数为3-5份;以及所述高分子成型材料的质量份数为50-70份。
本公开至少一实施例提供一种骨修复材料的制备方法,包括:将碳纳米材料以及多肽通过化学键结合;将通过化学键结合的所述碳纳米材料以及所述多肽与基体材料混合并进行成型处理。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料的制备方法中,将通过化学键结合的所述碳纳米材料以及所述多肽与所述基体材料混合并进行成型处理包括:将所述基体材料与高分子成型材料混合并形成第一混合溶液,将通过化学键结合的所述碳纳米材料以及所述多肽与所述第一混合溶液混合形成第二混合溶液,对所述第二混合溶液进行所述成型处理。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料的制备方法中,制备所述第一混合溶液的溶剂包括1,4-二氧六环、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或多种。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料的制备方法中,将所述碳纳米材料以及所述多肽通过化学键结合还包括:对所述碳纳米材料进行羧基化处理,将羧基化处理后的所述碳纳米材料用于与所述多肽混合以使得二者通过化学键结合。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料的制备方法中,所述羧基化处理为酸化处理。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料的制备方法中,所述酸化处理采用的酸包括硫酸、硝酸和过氧化氢中的一种或几种。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料的制备方法中,将所述碳纳米材料以及所述多肽通过化学键结合还包括:对经过所述羧基化处理的所述碳纳米材料进行活化处理,以活化所述碳纳米材料的羧基,将活化处理后的所述碳纳米材料用于与所述多肽混合以使得二者通过化学键结合。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料的制备方法中,所述活化处理采用包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的溶液。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料的制备方法中,将所述碳纳米材料以及所述多肽通过化学键结合还包括:将经过所述活化处理的所述碳纳米材料进行稳定化处理,以将所述羧基转变为酯基,将稳定化处理后的所述碳纳米材料用于与所述多肽混合以使得二者通过化学键结合。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料的制备方法中,所述稳定化处理采用包括N-羟基琥珀酰亚胺的溶液。
例如,本公开至少一实施例提供的骨修复材料的制备方法中,采用冷冻干燥法进行所述成型处理。
在本公开至少一实施例提供的骨修复材料中,碳纳米材料与多肽通过化学键结合,由于化学键的结合能力较强,因此多肽可以得到缓慢释放,进而延长多肽的作用时间。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
图1为本公开一实施例提供的骨修复材料的制备方法的流程图;
图2为本公开一实施例提供的另一种骨修复材料的制备方法的流程图;
图3本公开一实施例提供的碳纳米材料在经过羧基化处理前后的扫描电镜图;
图4为本公开一实施例提供的碳纳米材料与多肽通过化学键结合的原理图;
图5为本公开一实施例提供的再一种骨修复材料的制备方法的流程图;
图6为本公开一实施例提供的碳纳米材料与多肽通过化学键结合后的红外光谱图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非另外定义,本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
用于骨科领域的骨修复材料通常需要具有一定的机械性能、生物相容性以及骨修复能力等。但是,成分不同的骨修复材料各项性能的差别较大,目前的骨修复材料往往难以同时满足临床对其机械性能以及骨修复能力等的综合需求。另外,目前的骨修复材料中,各成分仅仅通过机械混合而结合在一起,各成分之间难以形成较强的结合力,因此具有药理功能的某些组分往往很快释放,使得骨修复材料无法保持长久活性。
本公开至少一实施例提供一种骨修复材料,该骨修复材料包括基体材料以及与所述基体材料混合的碳纳米材料和多肽;其中,碳纳米材料与多肽通过化学键结合。
本公开至少一实施例提供的一种骨修复材料的制备方法,包括:将碳纳米材料以及多肽通过化学键结合;将通过化学键结合的碳纳米材料以及多肽与基体材料混合并进行成型处理。
下面通过几个具体的实施例对本公开的骨修复材料及其制备方法进行说明。
本公开至少一实施例提供一种骨修复材料,该骨修复材料包括基体材料、碳纳米材料以及多肽,该多肽例如具有成骨诱导能力、促进骨细胞生长等功效;碳纳米材料以及多肽与基体材料混合;并且碳纳米材料与多肽通过化学键结合。
例如,本实施例中,基体材料可以包括羟基磷灰石、磷酸三钙和生物玻璃等材料中的一种或多种。该基体材料是人体骨骼的主要化学成分或者其化学成分与人体骨骼类似,因此该基体材料具有较好的生物相容性。
例如,本实施例中,碳纳米材料可以包括碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯等材料中的一种或多种。该碳纳米材料可以促进成骨细胞的粘附与生长,以增强骨修复材料的成骨能力。例如,碳纳米管为多壁碳纳米管(MWNT)。
例如,本实施例中,多肽可以包括BMP-2多肽、BMP-7多肽、BMP-9多肽、RGD多肽、OGP成骨多肽和OPN多肽等多肽中的一种或多种。该多肽例如具有一定的成骨诱导能力,可以进一步提高骨修复材料的生物活性以及成骨能力等。
本实施例中,碳纳米材料与多肽通过化学键结合,由于化学键的结合能力较强,因此多肽可以得到缓慢释放,进而延长多肽的作用时间,使骨修复材料长久保持活性。
例如,在一个实施例中,碳纳米材料可通过化学改性使其原子骨架上连接具有反应活性的官能团,例如连接多个羧基或者酯基等,此时,多肽分子链上具有的官能团,例如氨基可以与该羧基或酯基相互作用形成酰胺键,从而将碳纳米材料与多肽通过酰胺键结合在一起。例如,在其他实施例中,碳纳米材料可也通过化学改性使其原子骨架上连接其他活性官能团,从而可以与多肽通过不同的化学键结合在一起,本公开的实施例对此不做具体限定。
例如,在一个实施例中,碳纳米材料可以采用碳纳米管,例如多壁碳纳米管,该多壁碳纳米管可以提供较多的与多肽的结合位点,使碳纳米材料与多肽之间的结合力更强。
例如,本实施例提供的骨修复材料还可以包括高分子成型材料。该高分子成型材料有助于骨修复材料的成型,可以使骨修复材料形成为所需的形状。例如,该高分子成型材料包括聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙醇酸和胶原等等材料中的一种或多种。
例如,在一个实施例中,高分子成型材料可以采用聚乳酸(PLA),例如采用分子量在20000-40000范围内的聚左旋乳酸。聚左旋乳酸易于成型,可提供一定的机械能力,并且价格低廉,来源广泛;另外,聚左旋乳酸具有生物可降解性,其降解产物为乳酸,是人体的正常代谢产物之一,因此作为高分子成型材料不会产生毒副作用。
例如,本实施例中,基体材料的质量份数约为15-30份,例如20份、25份等;碳纳米材料的质量份数约为6-10份,例如7份、8份等;多肽的质量份数约为3-5份,例如4份、5份等;高分子成型材料的质量份数约为50-70份,例如55份、60份或65份等。本实施例中,各材料的份数是指在总量为100份的骨修复材料中,各材料组分所占有的份数。例如,在一个示例中,在总量为100份的骨修复材料中,基体材料的质量份数为20份,碳纳米材料的质量份数约为10份,多肽的质量份数约为5份,高分子成型材料的质量份数为65份。例如,在另一个示例中,在总量为100份的骨修复材料中,基体材料的质量份数为27份,碳纳米材料的质量份数约为9份,多肽的质量份数约为4份,高分子成型材料的质量份数为60份。在上述配比下,骨修复材料具有更好的综合能力,例如同时具有更好的成骨能力、机械性能、成型能力与生物相容性等。本实施例中,各组分的份数也可以根据实际应用情况,例如应用环境对骨修复材料的药理功能或机械性能等进行选择,本实施例对此不做具体限定。
本公开至少一实施例还提供一种骨修复材料的制备方法,该骨修复材料包括基体材料、碳纳米材料以及多肽;该多肽例如为具有成骨诱导能力或其他药理功能的多肽;该制备方法可以将碳纳米材料与多肽通过化学键结合。例如,如图1所示,该制备方法可以包括步骤S101和步骤S102。
步骤S101:将碳纳米材料以及多肽通过化学键结合。
步骤S102:将通过化学键结合的碳纳米材料以及多肽与基体材料混合并进行成型处理。
本实施例中,可以首先对碳纳米材料进行化学改性,使碳纳米材料的原子骨架上具有活性官能团,从而有利于碳纳米材料与多肽进行化学反应以使二者通过化学键结合。例如,在一个实施例中,可以通过化学改性在碳纳米材料的原子骨架上连接羧基或者酯基,从而通过多肽分子链上具有的氨基与该羧基或酯基相互作用形成酰胺键,以将碳纳米材料与多肽通过酰胺键结合在一起。
下面,以在碳纳米材料的原子骨架上连接羧基或者酯基为例,对碳纳米材料与多肽的结合过程进行介绍。例如,在下面的示例中,碳纳米材料采用多壁碳纳米管,多肽采用BMP-2多肽,基体材料采用羟基磷灰石。需要注意的是,本公开的实施例并不局限于上述材料。
例如,本示例中,如图2所示,将碳纳米材料以及多肽通过化学键结合可以包括步骤S1011-步骤S1014。
步骤S1011:对碳纳米材料进行羧基化处理。
本步骤中,对碳纳米材料进行羧基化处理可以在碳纳米材料的原子骨架上连接羧基。连接了羧基的碳纳米材料更易于与多肽进行化学反应以使得二者通过化学键结合。
例如,该羧基化处理可以为对碳纳米材料进行酸化处理。例如,酸化处理采用的酸包括硫酸、硝酸和过氧化氢中的一种或几种。
例如,在一个示例中,碳纳米材料采用碳纳米管(MWNT),例如多壁碳纳米管,对碳纳米管进行羧基化处理的具体操作如下所述。
例如,在对碳纳米管进行羧基化处理之前,可以先对碳纳米管进行纯化处理,以除去碳纳米管中可能存在的杂质。
例如,该纯化处理可以包括:将碳纳米管置于煅烧炉(例如马弗炉)内煅烧,例如在500℃高温下煅烧60-90分钟,以除去碳纳米管中可燃烧的杂质。然后,将碳纳米管置于酸性溶液中,例如6mol/L稀盐酸溶液中,以除去碳纳米管中可溶于酸的杂质。例如,在其他实施例中,酸性溶液还可以采用高猛酸钾溶液、硝酸溶液或者高锰酸钾与硫酸的混合溶液等,本公开的实施例对此不做限定。例如,在将碳纳米管置于酸性溶液的同时,可以对碳纳米管进行超声处理,该超声处理例如持续4-5小时,以使除杂更充分。例如,在除杂完成后,可以将包括碳纳米管的酸性溶液置于负压约为20Pa的抽滤装置中进行过滤以及清洗,直至滤液变为中性,例如滤液的pH约为6-7,然后将碳纳米管置于真空干燥箱中36-60小时,以干燥碳纳米管。
例如,在碳纳米管的纯化处理完成后,可以对碳纳米管进行羧基化处理。该羧基化处理例如为酸化处理,酸化处理采用的酸例如包括硫酸、硝酸和过氧化氢中的一种或几种。例如,在一个示例中,将碳纳米管溶于体积比为1:4的过氧化氢与浓硫酸的混合液中,并进行搅拌,例如连续搅拌3-5小时,使碳纳米管完全溶解。之后将上述混合液置于例如透析袋内4-5天,以使酸化处理进行完全。该透析袋允许小分子通过,而碳纳米管大分子不会析出,从而有利于透析袋内的小分子交换。
例如,在羧基化处理后,可以对透析袋内的透析产物进行清洗,例如采用抽滤法反复抽滤与清洗,直至滤液变为中性,例如滤液的pH约为6-7。之后,将清洗后的透析产物置于真空干燥箱中干燥60-70小时,以获得干燥的连有羧基的碳纳米管。
图3为本实施例中经过羧基化处理前后的碳纳米管的扫描电镜图。如图3中A的所示,在羧基化处理前,碳纳米管较长,并且由于范德华力的作用容易形成团聚。如图3中B的所示,经羧基化处理后,碳纳米管的长度相对较短,且长度分布较为分散,并且部分碳纳米管的端部已经由封闭变为打开状态。由于利用酸化处理对碳纳米管进行羧基化处理时,所采用的酸会与碳纳米管发生化学反应,且该化学反应例如发生在碳纳米管的缺陷位点,例如发生于碳纳米管的原子骨架的端部以及部分侧壁,此时羧基即连接到碳纳米管的原子骨架的端部以及部分侧壁上,并且碳纳米管的原子骨架打开,不再形成团聚。
经过羧基化处理的碳纳米管可直接用于与多肽进行反应以使二者可以通过化学键结合,或者,还可以对经过羧基化处理的碳纳米管进行其他处理,以增强碳纳米管的反应活性。例如,可以对经过羧基化处理的碳纳米管进行如下的活化处理。
步骤S1012:对经过羧基化处理的碳纳米材料进行活化处理。
本步骤中,对碳纳米材料进行活化处理可以活化碳纳米材料的羧基,使其具有更高的反应活性。经过活化处理的碳纳米材料更易于与多肽混合以使得二者通过化学键结合。
例如,该活化处理可以采用包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)的溶液,例如采用EDC溶液或者EDC与巯基乙酰基三甘氨酸N-羟基琥珀亚酰胺酯溶液(S-NHS)的混合溶液等。
例如,在一个示例中,将经过羧基化处理的碳纳米管加入到5-7mg/ml的EDC溶液中,震荡20-50分钟,以活化碳纳米管的原子骨架上的羧基。例如,EDC溶液可以由MES缓冲液(2-(N-吗啉代)乙磺酸)配置而成,本公开的实施例对此不做限定。
例如,经过活化处理的碳纳米管可直接用于与多肽进行反应以使二者可以通过化学键结合,或者,还可以对经过活化处理的碳纳米管进行其他处理,例如,可以对经过活化处理的碳纳米管进行如下的稳定化处理,以提高碳纳米管中用于反应的官能团的稳定性。
步骤S1013:将经过活化处理的碳纳米材料进行稳定化处理。
本步骤中,该稳定化处理例如可以将碳纳米材料中的羧基转变为酯基,经稳定化处理后的碳纳米材料与多肽进行反应时,反应产物更稳定,并且反应效率更高。
例如,该稳定化处理可以采用包括N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的溶液,例如NHS溶液或者NHS与二环己基碳二亚胺(DCC)的混合溶液等。
例如,在一个示例中,将经过活化处理的碳纳米管加入到7-9mg/ml NHS溶液中,震荡20-50分钟,以将碳纳米管的原子骨架上的羧基转变为酯基,该酯基的稳定性更高,因此经过稳定化处理的碳纳米管的用于反应的活性官能团更稳定,在处理过程中不易被破坏,因此具有较多的与多肽进行反应的官能团,进而增加碳纳米管与多肽的结合力,提高产率;另外,经过稳定化处理的碳纳米管与多肽反应后的反应产物也更稳定,并且可通过人体的正常代谢而排出。例如,本示例中,NHS溶液也可以由MES缓冲液配置而成,本公开的实施例对此不做限定。
例如,在其他示例中,活化处理与稳定化处理可以同时进行,例如可以将碳纳米管同时加入到EDC溶液和NHS溶液中,以使碳纳米管的原子骨架中的羧基转变为酯基,该处理方式可以缩短生产时间,提高产率。
本示例中,活化处理与稳定化处理所采用的EDC溶液和NHS溶液不会作为化学组成与碳纳米管或多肽相连,而是在碳纳米管与多肽反应后转变成水溶性脲衍生物,可随人体正常代谢而排出体外,因此细胞毒性较小。
例如,经过稳定化处理的碳纳米管可直接用于与多肽进行反应以使二者可以通过化学键结合。
步骤S1014:将碳纳米材料以及多肽混合。
例如,在碳纳米材料与多肽混合之前,可以将多肽配置为溶液,从而有力于与碳纳米材料混合均匀。
例如,本示例中,多肽选用具有成骨诱导能力的多肽,例如选用BMP-2多肽。例如,可以将BMP-2多肽溶于蒸馏水中,配置为质量浓度为2-3mg/ml的BMP-2多肽溶液。之后,将该BMP-2多肽溶液与经过稳定化处理的碳纳米管混合,例如与稳定化处理中的包括碳纳米管的NHS溶液混合,震荡4-6小时,然后将混合液转移至透析袋中处理72-90小时,使BMP-2多肽与碳纳米管反应完全。例如,BMP-2多肽中的氨基可以与碳纳米管原子骨架上的酯基进行化学反应,使得二者通过酰胺键结合。最后,对透析袋中的反应产物进行冷冻干燥,例如将反应产物放入冷冻干燥机中处理24-30小时,然后置于约-20℃的环境下备用。
本示例中,碳纳米管的改性过程及其与BMP-2多肽的反应原理可参见图4。如图4所示,连接有羧基(-COOH)的碳纳米管(MWNT)采用EDC溶液进行活化处理后,采用NHS溶液对其进行稳定化处理,使碳纳米管(MWNT)上的羧基(-COOH)转变为酯基(-COO-),然后该酯基(-COO-)可以与BMP-2多肽中的氨基(-NH2)进行反应,形成酰胺键(-CO-NH-),以将BMP-2多肽与碳纳米管(MWNT)通过酰胺键(-CO-NH-)结合在一起。对本示例所获得的BMP-2多肽与碳纳米管的复合物进行红外光谱测试,如图6所示,红外光谱图中示出了连接有羧基的碳纳米管的红外光谱(MWNT-COOH)与多肽和碳纳米管通过化学键结合后的红外光谱(BMP-2/MWNT)。由图可以看出,多肽和碳纳米管通过化学键结合后的红外光谱(BMP-2/MWNT)中出现了明显的酰胺键吸收峰;另外,在荧光测试中,采用荧光素对BMP-2多肽进行荧光标记,发现多肽和碳纳米管通过化学键结合后的复合物表面出现绿色荧光。上述测试结果说明BMP-2多肽已通过化学键与碳纳米管结合。
在步骤S102中,将通过化学键结合的碳纳米材料以及多肽与基体材料混合并进行成型处理。
例如,本实施例中,如图5所示,将通过化学键结合的碳纳米材料以及多肽与基体材料混合并进行成型处理可以包括步骤S1021-步骤S1023。
步骤S1021:将基体材料与高分子成型材料混合并形成第一混合溶液。
例如,基体材料可以包括羟基磷灰石、磷酸三钙和生物玻璃等材料中的一种或多种。例如,在一个示例中,基体材料采用羟基磷灰石,例如纳米羟基磷灰石。
例如,为了提高骨修复材料的成型性,可以在骨修复材料中加入高分子成型材料。例如,可以首先将基体材料与高分子成型材料混合并形成第一混合溶液。例如,该高分子成型材料包括聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙醇酸和胶原等材料中的一种或多种。
例如,在一个示例中,高分子成型材料采用聚乳酸(PLA),例如分子量在20000-40000范围内的聚左旋乳酸,例如分子量为30000的聚左旋乳酸。
例如,制备第一混合溶液的溶剂包括1,4-二氧六环、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或多种。例如,在一个示例中,将分子量为30000的聚左旋乳酸和纳米羟基磷灰石按质量比约为(4-6):3的比例溶解于1,4-二氧六环中形成第一混合溶液,例如,聚左旋乳酸和纳米羟基磷灰石占第一混合溶液的体积比约为1:3,然后将第一混合溶液超声处理1-2小时,以使溶液均匀。
步骤S1022:将通过化学键结合的碳纳米材料以及多肽与第一混合溶液混合形成第二混合溶液。
例如,将之前获得的通过化学键结合的碳纳米材料以及多肽与第一混合溶液混合以形成第二混合溶液,并将第二混合溶液磁力搅拌例如4-5小时,以使溶液均匀。
步骤S1023:对第二混合溶液进行成型处理。
例如,可以采用冷冻干燥法并利用模具对第二混合溶液进行成型处理。例如,将第二混合溶液注入具有一定形状的模具中,并置于温度约为-20℃的环境中冷冻约12小时,然后将冷冻模具移至冷冻干燥机中冷冻干燥约24-30小时,最终得到具有一定形状的骨修复材料。例如,成型处理所采用的模具可以由高分子聚合物材料制成,例如采用聚四氟乙烯等,该模具可以形成为任何所需要的形状,本公开的实施例对此不做限定。
采用本实施例提供的制备方法制得的骨修复材料中,碳纳米材料与多肽通过化学键结合,由于化学键的结合能力较强,因此多肽可以得到缓慢释放,进而延长多肽的作用时间,使骨修复材料长久保持活性。另外,在骨修复材料的制备过程中,对碳纳米材料进行改性所采用的改性试剂,例如活化处理与稳定化处理所采用的试剂,不会作为化学组成与碳纳米材料或多肽相连,而是可以在碳纳米材料与多肽反应后转变成水溶性脲衍生物,并可随人体正常代谢而排出体外,因此细胞毒性较小。此外,该骨修复材料更易于成型,所采用的高分子成型材料还可提供一定的机械能力,并且其降解产物是人体的正常代谢产物,因此不会产生毒副作用。因此,本公开实施例提供的骨修复材料具有更好的综合能力,例如同时具有更好的成骨能力、机械性能、成型能力与生物相容性等。
本公开实施例所提供的骨修复材料例如可以作为支架材料、填充材料等用于骨科领域,例如用于骨缺损的治疗等。
还有以下几点需要说明:
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见,在用于描述本公开的实施例的附图中,层或区域的厚度被放大或缩小,即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解,当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时,该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种骨修复材料的制备方法,包括:
将碳纳米材料以及多肽通过化学键结合;
将通过化学键结合的所述碳纳米材料以及所述多肽与基体材料和高分子成型材料混合并进行成型处理;
其中,所述碳纳米材料为多壁碳纳米管,所述多肽为BMP-2多肽,所述多壁碳纳米管与所述BMP-2多肽通过酰胺键结合在一起;
所述基体材料的质量份数为15-30份;
所述碳纳米材料的质量份数为6-10份;
所述多肽的质量份数为3-5份;以及
所述高分子成型材料的质量份数为50-70份;
其中,将所述多壁碳纳米管与所述BMP-2多肽通过酰胺键结合在一起包括:对所述多壁碳纳米管进行酸化处理,所述酸化处理采用过氧化氢与浓硫酸的混合液,之后对所述多壁碳纳米管进行活化处理然后进行稳定化处理,或者对所述多壁碳纳米管同时进行活化处理与稳定化处理,使所述多壁碳纳米管上的羧基转变为酯基,然后所述酯基与所述BMP-2多肽中的氨基进行反应,以形成酰胺键。
2.根据权利要求1所述的骨修复材料的制备方法,其中,将通过化学键结合的所述碳纳米材料以及所述多肽与所述基体材料混合并进行成型处理包括:
将所述基体材料与高分子成型材料混合并形成第一混合溶液,
将通过化学键结合的所述碳纳米材料以及所述多肽与所述第一混合溶液混合形成第二混合溶液,
对所述第二混合溶液进行所述成型处理。
3.根据权利要求2所述的骨修复材料的制备方法,其中,制备所述第一混合溶液的溶剂包括1,4-二氧六环、二氯甲烷和三氯甲烷中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的骨修复材料的制备方法,其中,所述活化处理采用包括1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的溶液。
5.根据权利要求1所述的骨修复材料的制备方法,其中,所述稳定化处理采用包括N-羟基琥珀酰亚胺的溶液。
6.根据权利要求1所述的骨修复材料的制备方法,其中,采用冷冻干燥法进行所述成型处理。
7.一种骨修复材料,由权利要求1-6任一所述的制备方法制备,包括:基体材料以及与所述基体材料混合的碳纳米材料和多肽;
其中,所述碳纳米材料为多壁碳纳米管,所述多肽为BMP-2多肽,所述多壁碳纳米管与所述BMP-2多肽通过酰胺键结合在一起;
所述骨修复材料还包括高分子成型材料,其中,
所述基体材料的质量份数为15-30份;
所述碳纳米材料的质量份数为6-10份;
所述多肽的质量份数为3-5份;以及
所述高分子成型材料的质量份数为50-70份。
8.根据权利要求7所述的骨修复材料,其中,所述基体材料包括羟基磷灰石、磷酸三钙和生物玻璃中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的骨修复材料,其中,所述高分子成型材料包括聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乙醇酸和胶原中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的骨修复材料,其中,所述聚乳酸包括分子量在20000-40000范围内的聚左旋乳酸。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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