CN111450325A - 一种载淫羊藿素的具备表面微纳结构的磷酸钙陶瓷支架及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种载淫羊藿素的具备表面微纳结构的磷酸钙陶瓷支架及其制备方法和用途，属于生物医用材料领域。该磷酸钙陶瓷支架是将表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液进行螯合后而得。该磷酸钙陶瓷制备方法包括在磷酸三钙浆液中加入双氧水和聚乙烯醇混匀，得浆料，浆料在1000～1050℃烧结。本发明磷酸钙载药支架具有贯通的多孔结构，利于血液、细胞、物质运输；同时，具有良好的骨修复能力；最重要的，该支架表面具有特殊的微纳结构，使支架具有良好的骨诱导性，克服了现有技术中磷酸钙支架只具备骨传导性能的问题。此外，该磷酸钙载药支架生物毒性低，制备工艺简单、成本低廉、易于实现产业化，在骨缺损修复方面具有广阔的应用前景。

Description

一种载淫羊藿素的具备表面微纳结构的磷酸钙陶瓷支架及其 制备方法和用途
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种载淫羊藿素的具备表面微纳结构的磷酸钙陶瓷支架及其制备方法和用途。
背景技术
作为一种硬组织，骨骼构架了人体的基本形态。骨骼系统的特殊构造使运动成为可能，并为其他重要组织/器官提供了支持和保护。骨骼系统的损伤和病变极大地阻碍人体的正常活动，显著降低生活质量。因此，保证骨骼系统的健康十分重要，治疗骨骼疾病和修复骨损伤也一直受到社会的广泛关注。
骨虽具有一定的再生功能，如骨折会触发骨损伤愈合的全过程(炎症反应、血管生成、骨形成和骨改建)而使由骨折损伤的骨完好如初，但骨能自身愈合的骨缺损有一个临界极限，这个临界极限随年龄增加和疾病而减小。当骨缺损尺寸大于自身愈合临界极限时，骨组织自身已无法修复骨缺损，需要在骨缺损中使用能使骨生成的填充材料。虽然自体骨移植效果很好，但自体骨移植需二次手术，易产生并发症，引起取骨部位疼痛和影响美观，因此人工骨替代材料的研究和开发成为热点。
目前，已有一系列的人工骨替代材料可用于临床骨缺损的治疗，但因为现有人工骨替代材料骨形成能力有限，大部分骨修复材料仍然来源于自体骨移植。为了使骨替代材料具备更加的强大的骨修复能力，一些外源性或内源性生长因子通过各种形式被加入材料中，以期提高人工骨替代材料的骨修复能力。淫羊藿素能够很明显的促进血管形成、抑制骨吸收提高骨组织的再生能力，因此作为药物载入骨修复支架中，虽然在一定程度上能够促进骨形成，但对于骨缺损部位的修复效果仍不太理想，需要进一步提高；同时，载淫羊藿素的骨修复材料不具备骨诱导性能，对于丧失成骨性能的骨缺损部位修复效果差。
如果能研究出一种既具有良好的成骨性能，又具有良好的骨诱导性能，能够在组织丧失成骨性能时诱导新骨形成，促进骨修复，在临床上将有良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种载淫羊藿素的具备表面微纳结构的磷酸钙陶瓷支架及其制备方法和用途。
首先，本发明提供了一种表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷，它是由磷酸三钙浆液、双氧水、聚乙烯醇为原料制备而成；所述制备方法包括如下步骤：在磷酸三钙浆液中加入双氧水和聚乙烯醇混匀，得浆料，浆料在1000～1050℃烧结，即得。
进一步地，所述磷酸三钙浆液是在磷酸三钙粉末中加入去离子水后球磨而得；
优选地，所述磷酸三钙粉末的粒径为200～250μm；和/或，所述磷酸三钙粉末和去离子水的质量体积比为1g：(2～5)mL；
更优选地，所述磷酸三钙粉末的粒径为250μm；和/或，所述磷酸三钙粉末和去离子水的质量体积比为1g：2mL；和/或，所述球磨为球磨2次，每次球磨为150rpm下球磨30min。
进一步地，所述双氧水加入磷酸三钙浆液后浓度为1～3wt％；
和/或，所述聚乙烯醇由粒径为100-300μm的聚乙烯醇、粒径为300-600μm的聚乙烯醇和粒径为600-1000μm的聚乙烯醇组成；
其中，粒径为100-300μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的10％～15％；粒径为300-600μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的65％～75％；粒径为600-1000μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的15％～20％；
优选地，
所述双氧水加入磷酸三钙浆液后浓度为1wt％；
和/或，粒径为100-300μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的10％；粒径为300-600μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的75％；粒径为600-1000μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的15％。
进一步地，所述磷酸三钙粉末是将钙磷摩尔比为1.5:1的氢氧化钙和磷酸进行中和反应后，干燥、粉碎而得；
优选地，所述氢氧化钙为去离子水配制的氢氧化钙悬浊液；所述磷酸为去离子水配制的磷酸溶液；
和/或，所述中和反应是将磷酸溶液滴加到氢氧化钙悬浊液中，滴加完后室温静置反应1～5h；
更优选地，所述滴加的速度为50～100mL/min，搅拌速度为1200～1300rpm；和/或，所述滴加完后室温静置反应2h。
本发明还提供了一种前述的磷酸钙陶瓷的制备方法，它包括如下步骤：
在磷酸三钙浆液中加入双氧水和聚乙烯醇混匀，得浆料，浆料倒入模具中，干燥，室温升至1000～1050℃，1000～1050℃下恒温保持8～10h，降至室温，即得；
优选地，所述表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷的制备方法包括如下步骤：
在磷酸三钙浆液中加入双氧水和聚乙烯醇混匀，得浆料，浆料倒入模具中，60℃干燥过夜，室温升至1050℃，1050℃下恒温保持8h，降至室温，即得；
更优选地，所述室温升至1050℃的时间为10h；所述降至室温的时间为10h。
本发明还提供了一种载淫羊藿素的具备表面微纳结构的磷酸钙陶瓷支架，它是将前述的表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液进行螯合后而得。
进一步地，所述磷酸钙陶瓷支架的孔隙率为70％-72％，孔道贯通，孔径大小为300-1000μm，微纳结构的大小为0.8-1μm。
进一步地，所述淫羊藿素溶液的浓度为600-655μg/mL；优选为655μg/mL；
和/或，所述淫羊藿素溶液的溶剂为二甲亚砜、甲醇或乙酸乙酯；优选为甲醇。
本发明还提供了一种前述的磷酸钙陶瓷支架的制备方法，它包括如下步骤：将表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液中10～12h，即得；
优选地，将表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液中12h。
本发明还提供了前述的磷酸钙陶瓷和/或前述的磷酸钙陶瓷支架在制备骨缺损修复材料中的用途。
本发明中，室温是指25±5℃，过夜是指12±2h。
本发明中，微纳结构是指材料表面或内部凹凸尺寸或孔径大小介于纳米与微米之间(0.5-1.5μm)的结构。
本发明中，聚乙烯醇需要提前制成圆颗粒状，制备方法为：将聚乙烯醇75℃烘箱熔融后，放入0℃冰水凝固，捞起风干7天后，粉碎机粉碎。过筛选取直径在100-300μm、300-600μm、600-1000μm范围的聚乙烯醇颗粒。
本发明解决的主要技术问题是提供一种特殊表面微纳结构的三维多孔磷酸钙陶瓷的制备方法，并负载外源性生长因子淫羊藿素，以提高磷酸钙陶瓷的骨修复能力，进而解决临床骨缺损修复困难的问题。
本发明采用二甲亚砜、甲醇、乙酸乙酯为淫羊藿素的有机溶剂，其中甲醇具备挥发性好，溶解能力合适，挥发性好，避免了有机溶剂残留引发的生物毒性问题。
本发明制备的载淫羊藿素的磷酸钙载药支架具有贯通的多孔结构，孔隙率高，孔隙尺寸适中，有利于血液、细胞、物质运输；同时，该支架能够具有良好的骨修复能力，与不载药的磷酸钙支架相比，能够显著促进骨组织修复，促进新骨形成；最重要的，本发明制备方法使磷酸钙载药支架表面形成了特殊的微纳结构，该结构可以进一步促进骨组织修复，并植入后可触发体内骨诱导的发生，使磷酸钙载药支架具有良好的骨诱导性，克服了现有技术中磷酸钙支架只具备骨传导性能的问题，进一步提高了骨修复能力。不仅如此，本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架生物毒性低，制备工艺简单、设备要求低、原料易得、成本低廉、易于实现产业化，在骨缺损修复方面具有广阔的应用前景。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1为多孔磷酸钙陶瓷的SEM图：A为本发明多孔磷酸钙陶瓷的三维多孔结构；a为本发明多孔磷酸钙陶瓷的表面微纳结构；B为对照实例1制备的多孔磷酸钙陶瓷的表面结构。
图2为本发明制备得到的磷酸钙载药支架的SEM图。
图3为对照实例2和对照实例3制备得到的多孔磷酸钙陶瓷；A为对照实例2的多孔磷酸钙陶瓷；B为对照实例3的多孔磷酸钙陶瓷。
图4为本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架异位成骨能力测试结果：A为对照组1(载药非微纳结构陶瓷组)；B为实验组(本发明载药微纳结构陶瓷组)；C为对照2组(本发明不载药微纳结构陶瓷组)。
图5为本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架异位成骨能力测试的定量分析结果。
图6为本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架在骨缺损部位的骨修复能力测试结果：A为对照组(本发明不载药微纳结构陶瓷组)；B为实验组(本发明载药微纳结构陶瓷组)。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。
实施例1、本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架的制备
(1)使用去离子水作为溶剂，将360g氢氧化钙配成3500mL悬浊液，搅拌速度为1250rpm，将370g磷酸配制成2500mL溶液；以50mL/min的速度将磷酸溶液滴加进氢氧化钙悬浊液中，搅拌速度为1250rpm，滴加完毕后，室温静置反应，时间为2h。反应完毕后过滤，烘干滤渣，粉碎机粉碎，球磨机球磨至颗粒直径为250μm，即得磷酸三钙粉末。
(2)称取200g磷酸三钙粉末，加入400mL去离子水，150rpm下球磨30min，重复2次。称取浆液，按照浆液重量加入双氧水至双氧水浓度为1％(w/w)，再加入20g聚乙烯醇(颗粒大小为100-300μm)，150g聚乙烯醇(颗粒大小为300-600μm)，30g聚乙烯醇(颗粒大小为600-1000μm)，球磨机混匀。
(3)将混匀后的浆料倒入模具中，60℃下干燥过夜。待干燥后取出，由室温升温至1050℃，升温10h，1050℃下恒温保持8h，再由1050℃降至室温，降温10h，即得多孔磷酸钙陶瓷。
采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得多孔磷酸钙陶瓷，如图1A和图1a所示。由图1A可见磷酸钙陶瓷的三维多孔结构，由图1a可见磷酸钙陶瓷表面具有微纳结构。
(4)用0.22μm过滤器过滤甲醇，溶解淫羊藿素，得到浓度为655μg/ml的淫羊藿素溶液，然后将多孔磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液中12h，得到磷酸钙载药支架。
采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得磷酸钙载药支架，如图2所示，淫羊藿素呈现出条状附着在磷酸钙陶瓷表面。
所得磷酸钙载药支架的三维多孔孔隙率为70％-72％，孔道贯通，孔径大小为300-1000μm，表面微纳结构为0.8-1μm。
实施例2、本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架的制备
(1)使用去离子水作为溶剂，将360g氢氧化钙配成3500mL悬浊液，搅拌速度为1250rpm，将370g磷酸配制成2500mL溶液，以50mL/min的速度将磷酸溶液滴加进氢氧化钙悬浊液中，搅拌速度为1250rpm，滴加完毕后，室温静置反应，时间为2h。反应完毕后过滤，烘干滤渣，粉碎机粉碎，球磨机球磨至颗粒直径为250μm，即得磷酸三钙粉末。
(2)称取200g磷酸三钙粉末，加入400mL去离子水，150rpm下球磨30min，重复2次。称取浆液，按照浆液重量加入双氧水至双氧水浓度为3％(w/w)，再加入20g聚乙烯醇(颗粒大小为100-300μm)，150g聚乙烯醇(颗粒大小为300-600μm)，30g聚乙烯醇(颗粒大小为600-1000μm)，球磨机混匀。
(3)将混匀后的浆料倒入模具中，60℃下干燥过夜。待干燥后取出，由室温升温至1050℃，升温10h，1050℃下恒温保持8h，再由1050℃降至室温，降温10h，在这个程序下烧结胚体材料，获得具备微纳表面结构的多孔磷酸钙陶瓷。
(4)用0.22μm过滤器过滤甲醇，溶解淫羊藿素，得到浓度为655μg/ml的淫羊藿素溶液，然后将多孔磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液中12h，得到磷酸钙载药支架。
所得磷酸钙载药支架的三维多孔孔隙率为70％-72％，孔道贯通，孔径大小为300-1000μm，表面微纳结构为0.8-1μm。
实施例3、本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架的制备
(1)使用去离子水作为溶剂，将360g氢氧化钙配成3500mL悬浊液，搅拌速度为1250rpm，将370g磷酸配制成2500mL溶液，以100mL/min的速度将磷酸溶液滴加进氢氧化钙悬浊液中，搅拌速度为1250rpm，滴加完毕后，室温静置反应，时间为2h。反应完毕后过滤，烘干滤渣，粉碎机粉碎，球磨机球磨至颗粒直径为200μm，即得磷酸三钙粉末。
(2)称取200g磷酸三钙粉末，加入400mL去离子水，150rpm下球磨30min，重复2次。称取浆液，按照浆液重量加入双氧水至双氧水浓度为1％(w/w)，再加入30g聚乙烯醇(颗粒大小为100-300μm)，130g聚乙烯醇(颗粒大小为300-600μm)，40g聚乙烯醇(颗粒大小为600-1000μm)，球磨机混匀。
(3)将混匀后的浆料倒入模具中，60℃下干燥过夜。待干燥后取出，由室温升温至1000℃，升温10h，1000℃下恒温保持8h，再由1000℃降至室温，降温10h，在这个程序下烧结胚体材料，获得具备微纳表面结构的多孔磷酸钙陶瓷。
(4)用0.22μm过滤器过滤二甲亚砜，溶解淫羊藿素，得到浓度为655μg/ml的淫羊藿素溶液，然后将多孔磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液中12h，得到磷酸钙载药支架。
所得磷酸钙载药支架的三维多孔孔隙率为70％-72％，孔道贯通，孔径大小为300-1000μm，表面微纳结构为0.8-1μm。
实施例4、本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架的制备
(1)使用去离子水作为溶剂，将360g氢氧化钙配成3500mL悬浊液，搅拌速度为1250rpm，将370g磷酸配制成2500mL溶液，以100mL/min的速度将磷酸溶液滴加进氢氧化钙悬浊液中，搅拌速度为1250rpm，滴加完毕后，室温静置反应，时间为2h。反应完毕后过滤，烘干滤渣，粉碎机粉碎，球磨机球磨至颗粒直径为200μm，即得磷酸三钙粉末。
(2)称取200g磷酸三钙粉末，加入400mL去离子水，150rpm下球磨30min，重复2次。称取浆液，按照浆液重量加入双氧水至双氧水浓度为3％(w/w)，再加入30g聚乙烯醇(颗粒大小为100-300μm)，130g聚乙烯醇(颗粒大小为300-600μm)，40g聚乙烯醇(颗粒大小为600-1000μm)，球磨机混匀。
(3)将混匀后的浆料倒入模具中，60℃下干燥过夜。待干燥后取出，由室温升温至1050℃，升温10h，1050℃下恒温保持8h，再由1050℃降至室温，降温10h，在这个程序下烧结胚体材料，获得具备微纳表面结构的多孔磷酸钙陶瓷。
(4)用0.22μm过滤器过滤二甲亚砜，溶解淫羊藿素，得到浓度为655μg/ml的淫羊藿素溶液，然后将多孔磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液中12h，得到磷酸钙载药支架。
所得磷酸钙载药支架的三维多孔孔隙率为70％-72％，孔道贯通，孔径大小为300-1000μm，表面微纳结构为0.8-1μm。
对照实例1
(1)使用去离子水作为溶剂，将360g氢氧化钙配成3500mL悬浊液，搅拌速度为1250rpm，将370g磷酸配制成2500mL溶液，以500-1000mL/min的速度将磷酸溶液滴加进氢氧化钙悬浊液中，搅拌速度为1250rpm，滴加完毕后，室温静置反应，时间为2h。反应完毕后过滤，烘干滤渣，粉碎机粉碎，球磨机球磨至颗粒直径为250μm，即得磷酸三钙粉末。
(2)称取200g磷酸三钙粉末，加入400mL去离子水，150rpm下球磨30min，重复2次。称取浆液，按照浆液重量加入双氧水至双氧水浓度为3％(w/w)，再加入30g聚乙烯醇(颗粒大小为100-300μm)，130g聚乙烯醇(颗粒大小为300-600μm)，40g聚乙烯醇(颗粒大小为600-1000μm)，球磨机混匀。
(3)将混匀后的浆料倒入模具中，60℃下干燥过夜。待干燥后取出，由室温升温至1100℃，升温10h，1100℃下恒温保持8h，再由1100℃降至室温，降温10h，即得多孔磷酸钙陶瓷。
采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得多孔磷酸钙陶瓷，如图1B所示。与实施例1中图1a比较可知，该磷酸钙陶瓷表面颗粒粒径较大，不具备实施例1所制备陶瓷的微纳结构。
(4)用0.22μm过滤器过滤甲醇，溶解淫羊藿素，得到浓度为655μg/ml的淫羊藿素溶液，然后将多孔磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液中12h，得到磷酸钙载药支架。
所述磷酸钙载药支架的三维多孔孔隙率为70％-72％，孔道贯通，孔径大小为300-1000μm，表面结构为2.5-3μm，不具有表面微结构。
对照实例2
经对现有技术检索发现，中国专利文献号CN200910200741记载了一种使用甲基纤维素、聚乙烯醇、双氧水发泡的聚磷酸钙-磷酸钙骨支架，结合这项技术，本发明将甲基纤维素加入发泡剂体系中进行对照。
(1)使用去离子水作为溶剂，将360g氢氧化钙配成3500mL悬浊液，搅拌速度为1250rpm，将370g磷酸配制成2500mL溶液，以500-1000mL/min的速度将磷酸溶液滴加进氢氧化钙悬浊液中，搅拌速度为1250rpm，滴加完毕后，室温静置反应，时间为2h。反应完毕后过滤，烘干滤渣，粉碎机粉碎，球磨机球磨至颗粒直径为250μm，即得磷酸三钙粉末。
(2)称取200g磷酸三钙粉末，加入400mL去离子水，并按中国专利文献号CN200910200741专利中提到质量比10.6-17.7：1加入甲基纤维素粉末18.9g，150rpm下球磨30min，重复2次。称取浆液，按照浆液重量加入双氧水至双氧水浓度为3％(w/w)，再加入30g聚乙烯醇(颗粒大小为100-300μm)，130g聚乙烯醇(颗粒大小为300-600μm)，40g聚乙烯醇(颗粒大小为600-1000μm)，球磨机混匀。
(3)将混匀后的浆料倒入模具中，60℃下干燥过夜。待干燥后取出，由室温升温至1100℃，升温10h，1100℃下恒温保持8h，再由1100℃降至室温，降温10h，在这个程序下烧结胚体材料，获得多孔磷酸钙陶瓷。
采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得多孔磷酸钙陶瓷，如图3A所示。由图3A可知，该磷酸钙陶瓷表面颗粒粒径较大，不具备实施例1所制备陶瓷的微纳结构，且表面结构杂乱无规。
对照实例3
经对现有技术检索发现，中国专利文献号CN200910200741记载了一种使用甲基纤维素、聚乙烯醇、双氧水发泡的聚磷酸钙-磷酸钙骨支架，结合这项技术，本发明将甲基纤维素加入发泡剂体系中进行对照。
(1)使用去离子水作为溶剂，将360g氢氧化钙配成3500mL悬浊液，搅拌速度为1250rpm，将370g磷酸配制成2500mL溶液，以500-1000mL/min的速度将磷酸溶液滴加进氢氧化钙悬浊液中，搅拌速度为1250rpm，滴加完毕后，室温静置反应，时间为2h。反应完毕后过滤，烘干滤渣，粉碎机粉碎，球磨机球磨至颗粒直径为250μm，即得磷酸三钙粉末。
(2)称取200g磷酸三钙粉末，加入400mL去离子水，并按中国专利文献号CN200910200741专利中提到质量比10.6-17.7：1加入甲基纤维素粉末11.3g，150rpm下球磨30min，重复2次。称取浆液，按照浆液重量加入双氧水至双氧水浓度为3％(w/w)，再加入30g聚乙烯醇(颗粒大小为100-300μm)，130g聚乙烯醇(颗粒大小为300-600μm)，40g聚乙烯醇(颗粒大小为600-1000μm)，球磨机混匀。
(3)将混匀后的浆料倒入模具中，60℃下干燥过夜。待干燥后取出，由室温升温至1100℃，升温10h，1100℃下恒温保持8h，再由1100℃降至室温，降温10h，在这个程序下烧结胚体材料，获得多孔磷酸钙陶瓷。
采用扫描电子显微镜(SEM)观察所得多孔磷酸钙陶瓷，如图3B所示。由图3B可知，该陶瓷表面颗粒粒径较大，不具备实施例1所制备陶瓷的微纳结构，且表面结构杂乱无规。
对照实例4
经对现有技术检索发现，中国专利文献号CN201510259414记载了一种生物复合材料，其由聚乳酸/乙醇酸共聚物，磷酸三钙和淫羊藿素组成，在骨缺损部位能够促进骨生长，淫羊藿素也能够表现出提高骨生长的能力，说明淫羊藿素作为一种外源性生长因子的潜力，但是在非骨部位的骨诱导能力并未展现，本发明所制备载药支架能够在骨诱导性能上表现出很好的优势，能够拓展载药支架的临床应用。此外，中国专利文献号CN201510259414记载的支架孔径由于受到加工机械的限制只能维持在250-450μm，而本发明制备的支架孔径分布区域宽(300-1000μm)，能够更广的适应人体细胞，组织生存生长所需要的空间。
以下通过具体的试验例证明本发明的有益效果。
试验例1、本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架异位成骨能力测试
1、试验方法
通过犬背部肌肉植入8周观察新生骨生长情况
18条成熟雄性狗(体重：10-15kg)随机分为三组，实验组：载药微纳结构陶瓷组(本发明实施例1制备的磷酸钙载药支架)；对照组1：载药非微纳结构陶瓷组(对照实例1制备的磷酸钙载药支架)，对照组2：不载药微纳结构陶瓷组(本发明实施例1制备的多孔磷酸钙陶瓷)，每组6只动物。麻醉(戊巴比妥钠(30mg/kg))，消毒(酒精，碘伏)后，在狗背部用手术刀划开一个纵向皮肤切口并暴露肌肉，再钝性分开肌肉成袋状，将样品植入肌肉袋中。5个单独的肌肉袋间隔2cm左右，每个肌肉袋中种植一个样品。手术后，肌肉连续注射80万单位青霉素3天，防止感染。8周后，用过量的戊巴比妥钠处死动物，取出样品并固定在4％的福尔马林溶液中(PH＝7.4)。一周后，取出样品，用PBS冲洗，梯度酒精(70％，85％，90％，95％，100％×2)脱水，MMA包埋。硬组织切片机(Leica SP-1600,Germany)切片(10-20μm)。亚甲基蓝和品红染色后，作定性和定量的组织学观察。为了组织形态学分析，切片首先用扫描仪(Dimage Scan Elite 5400II，Japan)扫描，然后用PhotoshopCS5处理图片，读出选中区域，材料，骨头三者的像素值，根据公式：
Figure BDA0002464052980000091
计算陶瓷材料大孔中的成骨量。
2、试验结果
本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架异位成骨能力结果如图4所示。由图4A可知：对照组1在植入犬背部肌肉8周后没有新生骨组织再生。由图4B可知：实验组可以看到材料内部出现的新生骨组织。两组对比可见微纳结构在磷酸钙陶瓷骨诱导性能中的重要角色，即具有微纳结构的磷酸钙陶瓷可以触发体内骨诱导的发生。由图4C可知：对照组2也可以看到材料内部出现新生骨组织，结合定量分析(图5)，不载药微纳结构陶瓷组新生骨量明显低于载药微纳结构陶瓷组。由此可分析，淫羊藿素能够提高材料的骨诱导能力，但是这发生在磷酸钙表面微纳结构触发体内骨诱导发生之后。如果磷酸钙表面不具有微纳结构，即便是载了淫羊藿素也无法产生骨诱导能力。
试验例2、本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架在骨缺损部位的骨修复能力测试
1、试验方法
通过颅骨缺损(直径为12.8mm，深度为2mm)植入试验观察新生骨长入情况。
选用新西兰大白兔36只，体重2.8-3.0kg，雄性。随机分成对照组：不载药微纳结构陶瓷组(本发明实施例1制备的多孔磷酸钙陶瓷)，实验组：载药微纳结构陶瓷组(本发明实施例1制备的磷酸钙载药支架)，用1％无巴比妥那30mg/kg静脉注射麻醉动物，头顶剃毛刀剃毛后，清洗后固定于手术台上，常规消毒铺巾。在顶骨前端，切开皮肤至骨膜下，暴露额骨及顶骨，用牙科钻(直径12.8mm)取骨，造成直径为12.8mm的圆形全层骨缺损区，保留硬脑膜，生理盐水冲洗后，植入各组材料，逐层缝合骨膜和皮肤，术后连续注射80万单位青霉素3天。12周后，用过量的戊巴比妥钠处死动物，取出样品并固定在4％的福尔马林溶液中(PH＝7.4)。一周后，取出样品，用PBS冲洗，梯度酒精(70％，85％，90％，95％，100％×2)脱水，MMA包埋。硬组织切片机(Leica SP-1600,Germany)切片(10-20μm)。亚甲基蓝和品红染色后，作组织学观察。
2、试验结果
本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架在骨缺损部位的骨修复能力如图6所示。由图6可知：对照组(图6A)新生骨分布在材料周边，出现向材料中心生长的趋势，而实验组(图6B)新生骨则已贯穿整个圆柱材料，明显可见实验组新生骨量多于对照组，而且实验组骨质比对照组骨质要致密很多。结果表明本发明载药支架具有明显的促新生骨形成作用，更能说明淫羊藿素在植骨部位发挥了促进成骨的作用。
综上，本发明制备的载淫羊藿素的磷酸钙载药支架具有贯通的多孔结构，孔隙率高，孔隙尺寸适中，有利于血液、细胞、物质运输；同时，该支架能够具有良好的骨修复能力，与不载药的磷酸钙支架相比，能够显著促进骨组织修复，促进新骨形成；最重要的，本发明制备方法使磷酸钙载药支架表面形成了特殊的微纳结构，该结构可以进一步促进骨组织修复，并植入后可触发体内骨诱导的发生，使磷酸钙载药支架具有良好的骨诱导性，克服了现有技术中磷酸钙支架只具备骨传导性能的问题，进一步提高了骨修复能力。不仅如此，本发明载淫羊藿素的磷酸钙载药支架生物毒性低，制备工艺简单、设备要求低、原料易得、成本低廉、易于实现产业化，在骨缺损修复方面具有广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷，其特征在于：它是由磷酸三钙浆液、双氧水、聚乙烯醇为原料制备而成；所述制备方法包括如下步骤：在磷酸三钙浆液中加入双氧水和聚乙烯醇混匀，得浆料，浆料在1000～1050℃烧结，即得。
2.根据权利要求1所述的磷酸钙陶瓷，其特征在于：所述磷酸三钙浆液是在磷酸三钙粉末中加入去离子水后球磨而得；
优选地，所述磷酸三钙粉末的粒径为200～250μm；和/或，所述磷酸三钙粉末和去离子水的质量体积比为1g：(2～5)mL；
更优选地，所述磷酸三钙粉末的粒径为250μm；和/或，所述磷酸三钙粉末和去离子水的质量体积比为1g：2mL；和/或，所述球磨为球磨2次，每次球磨为150rpm下球磨30min。
3.根据权利要求1所述的磷酸钙陶瓷，其特征在于：所述双氧水加入磷酸三钙浆液后浓度为1～3wt％；
和/或，所述聚乙烯醇由粒径为100-300μm的聚乙烯醇、粒径为300-600μm的聚乙烯醇和粒径为600-1000μm的聚乙烯醇组成；
其中，粒径为100-300μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的10％～15％；粒径为300-600μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的65％～75％；粒径为600-1000μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的15％～20％；
优选地，
所述双氧水加入磷酸三钙浆液后浓度为1wt％；
和/或，粒径为100-300μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的10％；粒径为300-600μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的75％；粒径为600-1000μm的聚乙烯醇质量为磷酸三钙粉末质量的15％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的磷酸钙陶瓷，其特征在于：所述磷酸三钙粉末是将钙磷摩尔比为1.5:1的氢氧化钙和磷酸进行中和反应后，干燥、粉碎而得；
优选地，所述氢氧化钙为去离子水配制的氢氧化钙悬浊液；所述磷酸为去离子水配制的磷酸溶液；
和/或，所述中和反应是将磷酸溶液滴加到氢氧化钙悬浊液中，滴加完后室温静置反应1～5h；
更优选地，所述滴加的速度为50～100mL/min，搅拌速度为1200～1300rpm；和/或，所述滴加完后室温静置反应2h。
5.一种权利要求1～4任一项所述的磷酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：
在磷酸三钙浆液中加入双氧水和聚乙烯醇混匀，得浆料，浆料倒入模具中，干燥，室温升至1000～1050℃，1000～1050℃下恒温保持8～10h，降至室温，即得；
优选地，所述表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷的制备方法包括如下步骤：
在磷酸三钙浆液中加入双氧水和聚乙烯醇混匀，得浆料，浆料倒入模具中，60℃干燥过夜，室温升至1050℃，1050℃下恒温保持8h，降至室温，即得；
更优选地，所述室温升至1050℃的时间为10h；所述降至室温的时间为10h。
6.一种载淫羊藿素的具备表面微纳结构的磷酸钙陶瓷支架，其特征在于：它是将权利要求1～4任一项所述的表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液进行螯合后而得。
7.根据权利要求6所述的磷酸钙陶瓷支架，其特征在于：所述磷酸钙陶瓷支架的孔隙率为70％-72％，孔道贯通，孔径大小为300-1000μm，微纳结构的大小为0.8-1μm。
8.根据权利要求6所述的磷酸钙陶瓷支架，其特征在于：所述淫羊藿素溶液的浓度为600-655μg/mL；优选为655μg/mL；
和/或，所述淫羊藿素溶液的溶剂为二甲亚砜、甲醇或乙酸乙酯；优选为甲醇。
9.一种权利要求6～8任一项所述的磷酸钙陶瓷支架的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：将表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液中10～12h，即得；
优选地，将表面具有微纳结构的磷酸钙陶瓷浸入淫羊藿素溶液中12h。
10.权利要求1～4任一项所述的磷酸钙陶瓷和/或权利要求6～8任一项所述的磷酸钙陶瓷支架在制备骨缺损修复材料中的用途。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112358317A (zh) * 2020-11-20 2021-02-12 佳木斯大学 一种医用骨再生修复纳米生物陶瓷材料及其制备方法与应用
CN115872733A (zh) * 2022-12-26 2023-03-31 四川维思达医疗器械有限公司 磷酸钙陶瓷材料及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102274546A (zh) * 2011-07-11 2011-12-14 佳木斯大学 一种天然骨修复材料的制备方法
CN102921038A (zh) * 2012-08-06 2013-02-13 西南交通大学 制备具有形状记忆功能的多孔支架的方法
CN104771782A (zh) * 2014-01-10 2015-07-15 东莞博捷生物科技有限公司 一种骨修复用材料β-磷酸三钙及其制备方法
CN105288740A (zh) * 2015-11-23 2016-02-03 上海交通大学 一种制备孔径可控的双相钙磷复合陶瓷支架的方法
CN110054491A (zh) * 2019-03-27 2019-07-26 昆明理工大学 一种纳米氧化锌掺杂羟基磷灰石多孔生物陶瓷的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102274546A (zh) * 2011-07-11 2011-12-14 佳木斯大学 一种天然骨修复材料的制备方法
CN102921038A (zh) * 2012-08-06 2013-02-13 西南交通大学 制备具有形状记忆功能的多孔支架的方法
CN104771782A (zh) * 2014-01-10 2015-07-15 东莞博捷生物科技有限公司 一种骨修复用材料β-磷酸三钙及其制备方法
CN105288740A (zh) * 2015-11-23 2016-02-03 上海交通大学 一种制备孔径可控的双相钙磷复合陶瓷支架的方法
CN110054491A (zh) * 2019-03-27 2019-07-26 昆明理工大学 一种纳米氧化锌掺杂羟基磷灰石多孔生物陶瓷的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘其斌等: "《激光材料加工及其应用》", 30 April 2018, 北京：冶金工业出版社 *
王迎军: "《新型材料科学与技术 无机材料卷 下》", 31 October 2016, 广州：华南理工大学出版社 *
马祥志: "《有机化学 第3版》", 28 February 2010, 北京：中国医药科技出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112358317A (zh) * 2020-11-20 2021-02-12 佳木斯大学 一种医用骨再生修复纳米生物陶瓷材料及其制备方法与应用
CN115872733A (zh) * 2022-12-26 2023-03-31 四川维思达医疗器械有限公司 磷酸钙陶瓷材料及其制备方法和应用
CN115872733B (zh) * 2022-12-26 2024-02-06 四川维思达医疗器械有限公司 磷酸钙陶瓷材料及其制备方法和应用

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