CN116099052A - 一种高活性骨修复支架材料的制备方法 - Google Patents

一种高活性骨修复支架材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高活性骨修复支架材料的制备方法，属于医疗生物材料的技术领域，包括如下步骤：选取新鲜骨头分割、粉碎至骨颗粒；对骨颗粒进行冲洗，并用脱脂剂脱脂；浸泡到消毒剂中进行病毒灭活；再浸泡到离子液体溶液中；浸泡后洗涤；再浸泡在DNA酶溶液浸泡去除残余的细胞、细胞壁残留物；然后去离子水洗涤5‑10遍；最后，干燥，分装，辐照灭菌。该方法无常规骨粉加工的高温马弗炉煅烧过程，能耗小，绿色；冲洗过程只用少量乙醇，试剂使用量低，冲洗高效，利于工业化生产。去除天然骨中有机成分的同时，保存了骨材料天然结构，不影响羟基磷灰石晶型，骨材料生物活性高，利于细胞黏附、迁移、增殖；主要试剂离子液体可经再生剂处理后，回收利用。

Description

一种高活性骨修复支架材料的制备方法
技术领域
本发明属于医疗生物材料的技术领域，尤其是涉及一种高活性骨修复支架材料的制备方法。
背景技术
随着口腔医学技术的不断发展和人群对口腔美学需求的增加，种植牙技术在患者牙缺失的修复治疗中得以广泛应用。然而，由于外伤、感染、肿瘤、牙周炎和牙缺损过久等因素，常导致牙槽骨骨量不足，需先行拔牙窝填充、牙槽嵴保留、上颌窦填充等骨增量手术。口腔植骨材料可在其中起到一定作用，维持患区骨量和引导新骨的生成。
口腔植骨材料大致可区分为自体骨、同种异体骨、异种骨和合成骨材料几种类型。自体骨可以是皮质骨、松质骨或二者的组合，常于口内刮取自体骨或取自体肋骨、髂骨进行骨移植。自体骨移植修复效果最佳，但不可避免的对患者造成供区疼痛等伤害；同种异体骨可作为替代方案，其临床效果也广泛得到认可，但存在疾病传播的风险。异种骨和同种骨一样，牛骨、猪骨等具有与人体骨骼和牙齿相似的结构和成分，其松质骨的连通大孔结构，可促进细胞的黏附迁移、增殖与分化，表现出良好的成骨和成血管的能力，因而被广泛关注，一般可通过化学或深低温或高温煅烧等方法去除其免疫原性、阻止疾病传播。其中，脱细胞骨和高温煅烧骨是常见的两种异种口腔植骨材料，其区别在于是否保留骨的有机成分，脱细胞骨可保留天然蛋白和细胞因子等成分，具有较高生物活性，对细胞的生长调控和新骨生成矿化起到较大作用，但作用时间偏低；高温煅烧骨完全去除了骨的有机成分，煅烧和重结晶处理可改变材料的结晶度、晶型，调控其降解等性能，对骨再生造成不同的影响。目前临床上使用较多、修复效果较好的口腔骨粉产品中，煅烧骨居多，如Bio-Oss(Geistlich，瑞士)和骼瑞天然煅烧骨修复材料(陕西瑞盛，中国)。
但是，煅烧骨加工过程，需要长时间高温，一般在600-1100℃，处理时间2-12hrs，能耗较大，而且高温煅烧过程使羟基磷灰石晶体结构更加规整，骨材料晶体无定形性降低，生物活性减少，细胞黏附、增殖、迁移均受到不同程度的影响。而且，植入人体后，骨颗粒长时间得不到吸收降解，据研究报道，Bio-Oss降解时间长达数年，不利于真正的修复替代。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种高活性骨修复支架材料的制备方法，以缓解上述的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高活性骨修复支架材料的制备方法，包括如下步骤：选取新鲜骨头分割、粉碎至骨颗粒；对骨颗粒进行高压水枪冲洗，并用脱脂剂脱脂；将脱脂后的骨颗粒浸泡到消毒剂中进行病毒灭活；再将骨颗粒浸泡到离子液体溶液中，利用离子液体高溶解性能去除天然骨中的胶原蛋白有机成分；浸泡后取出，高压水枪冲洗，再用纯净水洗涤；再将获得的骨颗粒浸泡在DNA酶溶液浸泡去除残余的细胞、细胞壁残留物；然后高压水枪冲洗，去离子水洗涤5-10遍；最后，干燥，分装，辐照灭菌，即获得高活性骨修复材料。
进一步地，所述新鲜骨头来自牛骨松质骨部分、猪骨松质骨部分、珊瑚或者鹿角。
进一步地，所述脱脂剂为纯净水与25％-75％乙醇的混合溶液；高压水枪冲洗时，水温为50-80℃，冲洗时长为0.5-2hrs；脱脂剂处理时长为15-30min，温度为20-40℃。
进一步地，所述消毒剂为2-10％的H2O2溶液，其与骨颗粒的料液比为1:5-1:10，浸泡时间为15min-2hrs。消毒过程可实现病毒灭活消杀，同时可脱除松质骨中的部分有机物质。
进一步地，所述消毒剂为0.05-0.8％的过氧乙酸溶液，其与骨颗粒的料液比为1:3-1:15。
进一步地，离子液体与骨颗粒的料液比为1:5-1:15。
进一步地，离子液体使用后使用离子液体再生剂进行催化再生，所述离子液体再生剂为去离子水与乙醇、甲醇或者丙酮的混合溶液，所述离子液体再生剂与骨颗粒的料液比为1:5-1:10。
进一步地，所述离子液体为咪唑醋酸盐型离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、溴代1-乙基-3-甲基咪唑、氯化胆碱·2ZnCl离子液体或者1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体，其浸泡温度分别为50℃、100℃。、110℃、120℃以及140℃。
进一步地，所述DNA酶溶液的酶活单位为1-10U/ml，其与骨颗粒的料液比为1:5-1:20。
相对于现有技术，本发明提供的一种高活性骨修复支架材料的制备方法具有以下优势：
1、本发明公开了一种高活性骨修复材料的制备方法，该方法仅仅包括分割粉碎、高压水枪冲洗、化学浸泡、离子液体溶液处理等过程，即获得高活性骨修复材料。该处理过程无常规骨粉加工的高温马弗炉煅烧过程，能耗小，绿色；冲洗过程只用少量乙醇，试剂使用量极低，冲洗高效，处理速度快，利于工业化生产。去除天然骨中有机成分的同时，完整保存了骨材料天然结构，也不影响羟基磷灰石晶型，骨材料生物活性高，利于细胞黏附、迁移、增殖。主要试剂离子液体可经再生剂处理后，回收利用，同时可副产骨胶原材料。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明骨修复支架材料XRD图；其中，A为本发明获得的骨修复材料的XRD图，B为煅烧法获得的骨修复材料的XRD图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
一种高活性骨修复支架材料的制备方法，包括如下步骤：选取新鲜骨头分割、粉碎至骨颗粒；对骨颗粒进行高压水枪冲洗，并用脱脂剂脱脂；将脱脂后的骨颗粒浸泡到消毒剂中进行病毒灭活；再将骨颗粒浸泡到离子液体溶液中，利用离子液体高溶解性能去除天然骨中的胶原蛋白有机成分；浸泡后取出，高压水枪冲洗，再用纯净水洗涤；再将获得的骨颗粒浸泡在DNA酶溶液浸泡去除残余的细胞、细胞壁残留物；然后高压水枪冲洗，去离子水洗涤5-10遍；最后，干燥，分装，辐照灭菌，即获得高活性骨修复材料。
更为优选地，所述新鲜骨头来自牛骨松质骨部分、猪骨松质骨部分、珊瑚或者鹿角。
更为优选地，所述脱脂剂为纯净水与25％-75％乙醇的混合溶液；高压水枪冲洗时，水温为50-80℃，冲洗时长为0.5-2hrs；脱脂剂处理时长为15-30min，温度为20-40℃。
更为优选地，所述消毒剂为2-10％的H2O2溶液，其与骨颗粒的料液比为1:5-1:10，浸泡时间为15min-2hrs。
更为优选地，所述消毒剂为0.05-0.8％的过氧乙酸溶液，其与骨颗粒的料液比为1:3-1:15。
更为优选地，离子液体与骨颗粒的料液比为1:5-1:15。
更为优选地，离子液体使用后使用离子液体再生剂进行催化再生，所述离子液体再生剂为去离子水与乙醇、甲醇或者丙酮的混合溶液，所述离子液体再生剂与骨颗粒的料液比为1:5-1:10。
更为优选地，所述离子液体为咪唑醋酸盐型离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、溴代1-乙基-3-甲基咪唑、氯化胆碱·2ZnCl离子液体或者1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体，其浸泡温度分别为50℃、100℃。、110℃、120℃以及140℃。
更为优选地，所述DNA酶溶液的酶活单位为1-10U/ml，其与骨颗粒的料液比为1:5-1:20。
实施例1：
新鲜骨头选自牛骨松质骨部分，脱脂剂为纯净水与25％乙醇的混合溶液，脱脂处理时长为15min，温度为20℃；高压水冲洗时，水温为50℃，冲洗时长0.5hrs；消毒剂为2％的H2O2溶液，料液比为1:5；离子液体为咪唑醋酸盐型离子液体，浸泡温度为50℃，料液比为1:15；离子液体再生剂为去离子水与乙醇的混合溶液，料液比为1:5；DNA酶溶液的酶活单位为1U/ml，其与骨颗粒的料液比为1:5。
实施例2：
新鲜骨头选自新鲜鹿角，脱脂剂为纯净水与75％乙醇的混合溶液，脱脂处理时长为30min，温度为40℃；高压水冲洗时，水温为80℃，冲洗时长2hrs；消毒剂为0.8％过氧乙酸，料液比为1:15；离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体，浸泡温度为140℃，料液比为1:15；离子液体再生剂为去离子水与丙酮的混合溶液，料液比为1:10；DNA酶溶液的酶活单位为10U/ml，其与骨颗粒的料液比为1:20。
实施例3：
新鲜骨头选自新鲜猪骨松质骨部分，脱脂剂为纯净水与55％乙醇的混合溶液，脱脂处理时长为20min，温度为30℃；高压水冲洗时，水温为65℃，冲洗时长1hrs；消毒剂为5％的H2O2溶液，料液比为1:15；离子液体为溴代1-乙基-3-甲基咪唑离子液体，浸泡温度为110℃，料液比为1:10；离子液体再生剂为去离子水与甲醇的混合溶液，料液比为1:8；DNA酶溶液的酶活单位为5U/ml，其与骨颗粒的料液比为1:10。
如图1所示，A为本发明获得的骨修复材料的XRD图，B为煅烧法获得的骨修复材料的XRD图。从图可以看出：与煅烧法获得的骨修复支架材料相比，专利方法获得的骨修复支架材料的羟基磷灰石特征衍射峰高度偏低，晶体结构完善性偏低，无定形性较强，呈现良好的生物活性。
精密称取专利法获得的样品100.0mg，按照YY/T0606.25-2014规定的方法测定DNA残留量，结果显示DNA残留量为3.2ng/mg。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高活性骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
选取新鲜骨头分割、粉碎至骨颗粒；
对骨颗粒进行高压水枪冲洗，并用脱脂剂脱脂；
将脱脂后的骨颗粒浸泡到消毒剂中进行病毒灭活；
再将骨颗粒浸泡到离子液体溶液中，利用离子液体高溶解性能去除天然骨中的胶原蛋白有机成分；
浸泡后取出，高压水枪冲洗，再用纯净水洗涤；
再将获得的骨颗粒浸泡在DNA酶溶液浸泡去除残余的细胞、细胞壁残留物；
然后高压水枪冲洗，去离子水洗涤5-10遍；
最后，干燥，分装，辐照灭菌，即获得高活性骨修复材料。
2.根据权利要求1所述的一种高活性骨修复支架材料的制备方法，其特征在于：所述新鲜骨头来自牛骨松质骨部分、猪骨松质骨部分、珊瑚或者鹿角。
3.根据权利要求1所述的一种高活性骨修复支架材料的制备方法，其特征在于：所述脱脂剂为纯净水与25％-75％乙醇的混合溶液；
高压水枪冲洗时，水温为50-80℃，冲洗时长为0.5-2hrs；
脱脂剂处理时长为15-30min，温度为20-40℃。
4.根据权利要求1所述的一种高活性骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，所述消毒剂为2-10％的H2O2溶液，其与骨颗粒的料液比为1:5-1:10，浸泡时间为15min-2hrs。
5.根据权利要求1所述的一种高活性骨修复支架材料的制备方法，其特征在于：所述消毒剂为0.05-0.8％的过氧乙酸溶液，其与骨颗粒的料液比为1:3-1:15。
6.根据权利要求1所述的一种高活性骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，离子液体与骨颗粒的料液比为1:5-1:15。
7.根据权利要求1所述的一种高活性骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，离子液体使用后使用离子液体再生剂进行催化再生，所述离子液体再生剂为去离子水与乙醇、甲醇或者丙酮的混合溶液，所述离子液体再生剂与骨颗粒的料液比为1:5-1:10。
8.根据权利要求1所述的一种高活性骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，所述离子液体为咪唑醋酸盐型离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、溴代1-乙基-3-甲基咪唑、氯化胆碱·2ZnCl离子液体或者1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体，其浸泡温度分别为50℃、100℃。、110℃、120℃以及140℃。
9.根据权利要求1所述的一种高活性骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，所述DNA酶溶液的酶活单位为1-10U/ml，其与骨颗粒的料液比为1:5-1:20。
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