CN117462754A - 一种双层胶原聚集体骨修复支架材料及其制备方法 - Google Patents
一种双层胶原聚集体骨修复支架材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117462754A CN117462754A CN202311526148.4A CN202311526148A CN117462754A CN 117462754 A CN117462754 A CN 117462754A CN 202311526148 A CN202311526148 A CN 202311526148A CN 117462754 A CN117462754 A CN 117462754A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- collagen
- solution
- bone
- double
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 title claims abstract description 79
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 title claims abstract description 79
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 title claims abstract description 79
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 67
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 58
- 102000005789 Vascular Endothelial Growth Factors Human genes 0.000 claims abstract description 17
- 108010019530 Vascular Endothelial Growth Factors Proteins 0.000 claims abstract description 17
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 108010073929 Vascular Endothelial Growth Factor A Proteins 0.000 claims abstract description 8
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 6
- -1 methacryloyl heparin Chemical compound 0.000 claims description 6
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 5
- 102000000503 Collagen Type II Human genes 0.000 claims description 4
- 102000001187 Collagen Type III Human genes 0.000 claims description 4
- 108010069502 Collagen Type III Proteins 0.000 claims description 4
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 4
- 235000014653 Carica parviflora Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000243321 Cnidaria Species 0.000 claims description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 claims description 2
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 2
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 claims description 2
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 claims description 2
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 claims description 2
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 107
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 abstract description 9
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 abstract description 8
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000012567 medical material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 abstract description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 9
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 3
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 3
- 239000008215 water for injection Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- OOIBFPKQHULHSQ-UHFFFAOYSA-N (3-hydroxy-1-adamantyl) 2-methylprop-2-enoate Chemical compound C1C(C2)CC3CC2(O)CC1(OC(=O)C(=C)C)C3 OOIBFPKQHULHSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 description 2
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000003925 brain function Effects 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000007917 intracranial administration Methods 0.000 description 2
- 210000001724 microfibril Anatomy 0.000 description 2
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 2
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 2
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 2
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- 206010008111 Cerebral haemorrhage Diseases 0.000 description 1
- 206010059600 Donor site complication Diseases 0.000 description 1
- 206010019196 Head injury Diseases 0.000 description 1
- 206010019233 Headaches Diseases 0.000 description 1
- 102000012355 Integrin beta1 Human genes 0.000 description 1
- 108010022222 Integrin beta1 Proteins 0.000 description 1
- 206010022998 Irritability Diseases 0.000 description 1
- 206010029113 Neovascularisation Diseases 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000000735 allogeneic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000648 angioblast Anatomy 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000008827 biological function Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 210000002449 bone cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000010072 bone remodeling Effects 0.000 description 1
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 208000029028 brain injury Diseases 0.000 description 1
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009693 chronic damage Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 208000002173 dizziness Diseases 0.000 description 1
- 239000002355 dual-layer Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000008897 memory decline Effects 0.000 description 1
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 238000010883 osseointegration Methods 0.000 description 1
- 230000007084 physiological dysfunction Effects 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009044 synergistic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
- A61L27/24—Collagen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
- A61L27/3608—Bone, e.g. demineralised bone matrix [DBM], bone powder
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3641—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the site of application in the body
- A61L27/3645—Connective tissue
- A61L27/365—Bones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
- A61L2300/414—Growth factors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/60—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
- A61L2300/606—Coatings
- A61L2300/608—Coatings having two or more layers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Botany (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明属于医用材料领域，具体涉及一种双层胶原聚集体骨修复支架材料及其制备方法。该制备方法为：将胶原溶液与骨材料充分混合后预冻，得到多孔层；将胶原聚集体溶液依次静置、真空脱泡、干燥，得到致密层；将多孔层与致密层进行粘结，得到预支架材料；将预支架材料进行交联，清洗干燥后得到交联支架材料；将血管内皮生长因子与光固化溶液混合，得到混合液；将混合液移至所述交联支架材料的多孔层，光固化后即可。该材料的致密层为胶原聚集体制备的高强度柔韧膜，具有隔离软组织的作用，多孔层与致密层紧密相连，具有促进骨再生的功效，相较于单层的胶原骨材料，该材料具有有效阻隔软组织的长入，新生骨体积较多及血管化程度高等优点。
Description
技术领域
本发明属于医用材料领域，具体涉及一种双层胶原聚集体骨修复支架材料及其制备方法。
背景技术
颅脑损伤、脑出血患者行去骨瓣减压术后造成的颅骨缺损在神经外科中较为常见，易再次并发脑损伤和颅内压随体位改变所导致的生理功能异常，使原发神经症状加重甚至出现继发性脑功能受损，给患者带来一系列神经症状，如头晕、头痛、易激怒、记忆力下降、注意力不集中，或对缺损区域存在恐惧心。因此，需要在适当时间行颅骨缺损修复手术以封闭颅腔，进而恢复正常的脑功能活动，同时力求达到完美的整容效果。
目前，使用自体/异体骨移植的重建手术存在骨采集成本高、骨来源有限和潜在供体部位并发症等问题。且其它可用的替代品也存在或多或少的缺陷。
如：（1）聚醚醚酮，面临着诸如可拉伸性差、骨整合性弱、组织摩擦明显和杨氏模量高等缺点，这些缺点往往会约束颅内组织，不能在颅骨切除术后立即植入。（2）钛合金颅骨修复材料在临床中广泛应用，但仍存在一些不足之处，如患者使用手机时产生的电磁波经弧形钛网辐射到大脑，长期积累，将对患者产生难以估量的后果；另外，钛网是电和热的良导体，导热系数高，会造成患者头部对外界温差反应敏感而感觉不适，长期会对脑组织产生慢性损伤，更重要的是钛合金只能对颅骨进行修补，而不能实现生物功能的恢复。
因此，开发一种具有生物活性、能诱导组织再生的新型颅骨修复材料势在必行。故基于此，提出本发明技术方案。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其包括：
（1）配制胶原溶液，并加入骨材料，充分混合后预冻，得到多孔层；
（2）配制胶原聚集体溶液，并依次静置、真空脱泡、干燥，得到致密层；
（3）将所述多孔层与所述致密层进行粘结，得到预支架材料；
（4）将所述预支架材料进行交联，清洗干燥后得到交联支架材料；
（5）将血管内皮生长因子与光固化试剂溶液混合，得到混合液；
（6）将所述混合液移至所述交联支架材料的多孔层表面，紫外光固化后即得所述双层胶原聚集体骨修复支架材料。
优选地，步骤（1）中，配制浓度为0.2~5%的胶原溶液，并加入骨材料，充分混合后在-80~-20℃条件下预冻干燥，得到多孔层；
和/或，所述胶原溶液为I型或III型胶原溶液；
和/或，所述骨材料为自组装骨、羟基磷灰石、β-磷酸三钙或珊瑚骨中的一种。
优选地，步骤（2）中，配制浓度为0.5~10%的胶原聚集体溶液，静止放置4~24h后在真空条件下搅拌并脱气泡，然后转移至模具中风干，得到致密层；
和/或，所述胶原聚集体溶液为I型或III型胶原聚集体溶液；
和/或，所述胶原聚集体为胶原初原纤维、胶原微纤维、胶原纤维、胶原纤维束中的一种或两种以上的组合。
优选地，步骤（3）中，配制浓度为1~2%的胶原溶液，得到粘结剂；采用所述粘结剂将所述多孔层与所述致密层进行粘结，待干燥后，得到预支架材料。
优选地，步骤（4）中，将所述预支架材料浸入EDC/NHS的乙醇溶液，进行交联4~48h，然后调节pH至7~9，继续交联2~6h，再将交联完成的样品依次清洗、干燥，得到交联支架材料；
和/或，所述EDC/NHS的浓度为0.2~2%；
和/或，所述乙醇溶液的浓度为50~100%；
和/或，所述清洗时间为24~72h，且每1~2h换水清洗。
优选地，步骤（5）中，将血管内皮生长因子与浓度为1~3%的光固化试剂溶液混合，得到混合液；
和/或，所述光固化试剂为甲基丙烯酰化肝素（HepMA）、甲基丙烯酰化明胶（GelMA）或甲基丙烯酰化透明质酸（HAMA）中的一种；
和/或，在所述混合溶液中，所述血管内皮生长因子的浓度为100~500μg/mL。
优选地，步骤（6）中，将所述混合液移至所述交联支架材料的多孔层，紫外光固化10~60s，即得所述双层胶原聚集体骨修复支架材料。
基于相同的技术构思，本发明的再一方案是提供一种由上述制备方法得到的双层胶原聚集体骨修复支架材料，包括依次相邻的致密层和多孔层；其中：
所述致密层的最大载荷为35N；
所述多孔层的孔径为50~300μm，孔隙率大于70%，体密度为0.05~0.3g/cm3，Ca/P为1.65~2.25，热重为45~75%。
为便于理解本发明，对本发明的研发思路进行阐述：
I型胶原能与成骨细胞表面的特异性受体β1整合素亚单位紧密结合，进而促进成骨细胞的黏附、增殖、分化。而羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）作为骨组织的无机成分，具有良好的生物相容性、骨传导性和骨诱导性，可作为人工合成骨替代材料；同时矿化胶原原纤维是天然骨结构中第二层结构的物质，故具有仿生天然骨结构和成分的矿化胶原材料亦是骨再生的理想候选材料。
然而发明人在研究过程中发现，单独使用I型胶原其机械性能不佳且降解速度太快；同样单独的羟基磷灰石在生理环境下的脆性及低的疲劳强度也限制了其使用。又考虑到在实际应用中，对于活体组织绝大多数的细胞来说，需要一定的氧气和营养才能够有效成活，进而才能发挥骨修复作用，因此发明人在设计材料之初就确定了将该材料进行血管化的策略。在真实的人体环境中，骨组织是一个高度血管化的组织，并且血管系统和矿化基质的发育需要骨生成和成血管细胞之间的协同相互作用。在天然组织中，细胞的分布通常限于距离最近的毛细血管200μm的距离，这是氧气和营养物的有效扩散距离。所以本发明经反复研究后加入外源性血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）掺入骨支架中以促进新生血管形成和骨骼再生。
另外，发明人研究发现由于软组织的生长速度快于骨组织，往往先占据成骨空间，进而会导致骨修复效果不佳。故需设计“屏障膜”以覆盖骨缺损区域，防止周围的成纤维细胞干扰骨形成，为骨细胞提供一个良好的成骨微环境。本发明研究发现胶原生物聚合物膜在起屏障作用的同时，还能对骨再生起到关键作用。
本发明的有益效果为：
本发明所述的制备方法，首次将骨材料和胶原聚集体强韧膜结合，以此构建为双层胶原聚集体骨修复支架材料。所述双层胶原聚集体骨修复支架材料由两层组成，第一层为致密层，为胶原聚集体制备的高强度柔韧膜，具有隔离软组织的作用。第二层为多孔矿化胶原层，与致密层紧密相连，矿化的胶原材料促进骨再生。相较于单层的胶原骨材料，该材料具有有效阻隔软组织的长入，新生骨体积较多及血管化程度高等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是双层胶原聚集体骨修复支架材料的扫描电子显微镜图。
图2是图1中多孔层的局部放大图（标尺300μm）。
图3是图1中致密层的局部放大图（标尺50μm）。
图4是另一区域多孔层的扫描电子显微镜图。
图5是多孔层的孔隙率结果图。
图6是多孔层的体密度结果图。
图7是多孔层的热重结果图。
图8是多孔层的Ca/P比结果图。
图9是致密层最大抗拉载荷图。
图10是双层胶原聚集体骨修复支架材料隔离及促骨再生效果图；其中：
S为支架材料（Scaffold），V为新生血管（Vessel），N为新生骨（New bone），M为隔离膜材料（Membrane），F为纤维组织（Fibrous tissue）。
附图标记为：
1-多孔层，2-致密层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本发明提供一种双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其包括如下步骤：
（1）配制0.5%的胶原溶液100mL，称取15g自组装骨粉，进行充分混合，混合后装入准备好的模具中，预冻温度为-20℃，进行冷冻干燥，得到多孔层；
（2）配制2%（m/v）的胶原初原纤维溶液，静止放置4h。放入真空破壁机中充分搅拌(5档，20s)，重复2遍，真空脱泡后倒入风干模具中，自然风干，得到致密层；
（3）配制2%浓度的胶原溶液，离心除气泡，将其作为粘合剂待用；
（4）将多孔层和致密层两种材料，用上述粘合剂进行粘合，具体为：用刷涂工具或设备将粘合剂均匀地涂敷在多孔层上，再将其放在已准备好的致密层，并按压固定，最后自然风干，得到预支架材料；
（5）将所述预支架材料用0.2%浓度的EDC/NHS乙醇溶液（乙醇溶液浓度为50%）进行交联4 h，然后加入碳酸氢钠（碳酸氢钠浓度为0.5%）继续交联2 h；
（6）将已交联好的样品，放入纯化水或注射用水中进行清洗，每2 h换水一次，清洗24 h，冷冻干燥，得到交联支架材料；
（7）将 VEGF 加入到浓度为1.5%的HepMA溶液中，VEGF的终浓度为500μg/mL。混合均匀后，用微量移液枪吸取适量的含有 VEGF 的光固化溶液滴加在交联支架材料中的多孔层上，用紫外灯进行照射30s，即得到双层胶原聚集体骨修复支架材料。
实施例2
本发明提供一种双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其包括如下步骤：
（1）配制2%的胶原溶液100mL，称取10gβ-磷酸三钙，进行充分混合，混合后装入准备好的模具中，预冻温度为-50℃，进行冷冻干燥，得到多孔层；
（2）配制3%（m/v）的胶原微纤维溶液，静止放置14h。放入真空破壁机中充分搅拌(5档，20s)，重复2遍，真空脱泡后倒入风干模具中，自然风干，得到致密层；
（3）配制1%浓度的胶原溶液，离心除气泡，将其作为粘合剂待用；
（4）将多孔层和致密层两种材料，用上述粘合剂进行粘合，具体为：用刷涂工具或设备将粘合剂均匀地涂敷在多孔层上，再将其放在已准备好的致密层，并按压固定，最后自然风干，得到预支架材料；
（5）将所述预支架材料用1%浓度的EDC/NHS乙醇溶液（乙醇溶液浓度为80%）进行交联214 h，然后加入碳酸氢钠（碳酸氢钠浓度为0.5%）继续交联2 h；
（6）将已交联好的样品，放入纯化水或注射用水中进行清洗，每2 h换水一次，清洗48 h，冷冻干燥，得到交联支架材料；
（7）将 VEGF 加入到浓度为2%的GelMA溶液中，VEGF的终浓度为300μg/mL。混合均匀后，用微量移液枪吸取适量的含有 VEGF 的光固化溶液滴加在交联支架材料中的多孔层上，用紫外灯进行照射30s，即得到双层胶原聚集体骨修复支架材料。
实施例3
本发明提供一种双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其包括如下步骤：
（1）配制3%的胶原溶液100mL，称取20g羟基磷灰石粉，进行充分混合，混合后装入准备好的模具中，预冻温度为-80℃，进行冷冻干燥，得到多孔层；
（2）配制3%（m/v）的胶原纤维束溶液，静止放置24h。放入真空破壁机中充分搅拌(5档，20s)，重复2遍，真空脱泡后倒入风干模具中，自然风干，得到致密层；
（3）配制1.5%浓度的胶原溶液，离心除气泡，将其作为粘合剂待用；
（4）将多孔层和致密层两种材料，用上述粘合剂进行粘合，具体为：用刷涂工具或设备将粘合剂均匀地涂敷在多孔层上，再将其放在已准备好的致密层，并按压固定，最后自然风干，得到预支架材料；
（5）将所述预支架材料用2%浓度的EDC/NHS乙醇溶液（乙醇溶液浓度为100%）进行交联24 h，然后加入碳酸氢钠（碳酸氢钠浓度为0.5%）继续交联2 h；
（6）将已交联好的样品，放入纯化水或注射用水中进行清洗，每2 h换水一次，清洗24 h，冷冻干燥，得到交联支架材料；
（7）将 VEGF 加入到浓度为1.5%的HAMA溶液中，VEGF的终浓度为100μg/mL。混合均匀后，用微量移液枪吸取适量的含有 VEGF 的光固化溶液滴加在交联支架材料中的多孔层上，用紫外灯进行照射30s，即得到双层胶原聚集体骨修复支架材料。
检测例
以实施例1所得双层胶原聚集体骨修复支架材料为检测对象，图1为双层胶原聚集体骨修复支架材料的扫描电子显微镜图，其中1为多孔层，2为致密层。
图2为多孔层的局部放大图，图3为致密层的局部放大图。
由图1至图5可看出：本发明成功设计了一种双层胶原聚集体骨修复支架材料。第一层为致密层，为胶原聚集体制备的高强度柔韧膜，具有隔离软组织的作用。第二层为多孔矿化胶原层，与致密层紧密相连，利用矿化的胶原材料并缓释VEGF制备多孔材料，为诱导骨再生和血管再生建立恰当的微环境。
另外，对多孔层进行更细致地表征，图4为多孔层另一区域的扫描电子显微镜图，由图4可知，其孔径尺寸为50~300μm。多孔层的孔隙率结果如图5所示，孔隙率约为95.6±2.07%。多孔层的体密度结果如图6所示，体密度为0.13±0.01g/cm3。
图7是多孔层的热重结果图，由图7可知，热重为68.25%。
图8是多孔层的Ca/P比结果图，由图8可知，Ca/P为1.95。
图9是致密层最大抗拉载荷图，由图9可知，致密层的最大载荷为35N。
图10是双层胶原聚集体骨修复支架材料隔离及促骨再生效果图，由图10可知相比于纯胶原组，在4周时，双层支架内部有明显的新生血管存在，新骨已遍布支架的内部，并且没有发现软组织的入侵。在16周时，新生的、染色更深的骨性结构更加丰富，致密层膜结构依然存在，为骨的再生和重塑创造良好的骨微环境。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：
（1）配制胶原溶液，并加入骨材料充分混合后预冻，得到多孔层；
（2）配制胶原聚集体溶液，并依次静置、真空脱泡、干燥，得到致密层；
（3）将所述多孔层与所述致密层进行粘结，得到预支架材料；
（4）将所述预支架材料进行交联，清洗干燥后得到交联支架材料；
（5）将血管内皮生长因子与光固化试剂溶液混合，得到混合液；
（6）将所述混合液移至所述交联支架材料的多孔层表面，紫外光固化后即得所述双层胶原聚集体骨修复支架材料。
2.根据权利要求1所述双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，配制浓度为0.2~5%的胶原溶液，并加入骨材料，充分混合后在-80~-20℃条件下预冻干燥，得到多孔层；
和/或，所述胶原溶液为I型或III型胶原溶液；
和/或，所述骨材料为自组装骨、羟基磷灰石、β-磷酸三钙或珊瑚骨中的一种。
3.根据权利要求1所述双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，配制浓度为0.5~10%的胶原聚集体溶液，静止放置4~24h后在真空条件下搅拌并脱气泡，然后转移至模具中风干，得到致密层；
和/或，所述胶原聚集体溶液为I型或III型胶原聚集体溶液。
4.根据权利要求1所述双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，配制浓度为1~2%的胶原溶液，得到粘结剂；采用所述粘结剂将所述多孔层与所述致密层进行粘结，待干燥后，得到预支架材料。
5.根据权利要求1所述双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，将所述预支架材料浸入EDC/NHS的乙醇溶液，进行交联4~48h，然后调节pH至7~9，继续交联2~6h，再将交联完成的样品依次清洗、干燥，得到交联支架材料；
和/或，所述EDC/NHS的浓度为0.2~2%；
和/或，所述乙醇溶液的浓度为50~100%；
和/或，所述清洗时间为24~72h，且每1~2h换水清洗。
6.根据权利要求1所述双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，将血管内皮生长因子与浓度为1~3%的光固化试剂溶液混合，得到混合液；
和/或，所述光固化试剂为甲基丙烯酰化肝素、甲基丙烯酰化明胶或甲基丙烯酰化透明质酸中的一种；
和/或，在所述混合溶液中，所述血管内皮生长因子的浓度为100~500μg/mL。
7.根据权利要求1所述双层胶原聚集体骨修复支架材料的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，将所述混合液移至所述交联支架材料的多孔层，紫外光固化10~60s，即得所述双层胶原聚集体骨修复支架材料。
8.权利要求1~7任一项所述制备方法得到的双层胶原聚集体骨修复支架材料，其特征在于，包括依次相邻的致密层和多孔层；其中：
所述致密层的最大载荷为35N；
所述多孔层的孔径为50~300μm，孔隙率大于70%，体密度为0.05~0.3g/cm3，Ca/P为1.65~2.25，热重为45~75%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311526148.4A CN117462754A (zh) | 2023-11-16 | 2023-11-16 | 一种双层胶原聚集体骨修复支架材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311526148.4A CN117462754A (zh) | 2023-11-16 | 2023-11-16 | 一种双层胶原聚集体骨修复支架材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117462754A true CN117462754A (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=89639564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311526148.4A Pending CN117462754A (zh) | 2023-11-16 | 2023-11-16 | 一种双层胶原聚集体骨修复支架材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117462754A (zh) |
-
2023
- 2023-11-16 CN CN202311526148.4A patent/CN117462754A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10729813B2 (en) | Extracellular matrix-derived gels and related methods | |
| US10117967B2 (en) | Scaffold for skin tissue engineering and a method of synthesizing thereof | |
| Haldar et al. | Bioengineered smart trilayer skin tissue substitute for efficient deep wound healing | |
| Wang et al. | Development of a centrally vascularized tissue engineering bone graft with the unique core-shell composite structure for large femoral bone defect treatment | |
| Liu et al. | Tissue-engineered PLLA/gelatine nanofibrous scaffold promoting the phenotypic expression of epithelial and smooth muscle cells for urethral reconstruction | |
| ES2672622T3 (es) | Preparación de armazones tisulares regenerativos | |
| US8734827B2 (en) | Bioengineered intervertebral discs and methods for their preparation | |
| MX2008006461A (es) | Material compuesto, especialmente para uso medico, y metodo para producir el material. | |
| Madhavan et al. | Mechanical and biocompatible characterizations of a readily available multilayer vascular graft | |
| Wang et al. | Cross-linked collagen–chondroitin sulfate–hyaluronic acid imitating extracellular matrix as scaffold for dermal tissue engineering | |
| US7105580B2 (en) | Porous structures useful for growing living tissue, and methods of manufacture | |
| CN108404214B (zh) | 一种仿生骨软骨复合体及其制备方法 | |
| JP7209377B2 (ja) | 組織工学医療デバイス | |
| Bashiri et al. | 3D-printed placental-derived bioinks for skin tissue regeneration with improved angiogenesis and wound healing properties | |
| Niu et al. | A biomimetic hyaluronic acid‐silk fibroin nanofiber scaffold promoting regeneration of transected urothelium | |
| You et al. | Three types of dermal grafts in rats: the importance of mechanical property and structural design | |
| CN112138216A (zh) | 一种高度仿生骨基质的杂化交联颅骨修复多孔膜及其制备方法 | |
| Huang et al. | A Comparative Study on Two Types of Porcine Acellular Dermal Matrix Sponges Prepared by Thermal Crosslinking and Thermal-Glutaraldehyde Crosslinking Matrix Microparticles | |
| Tao et al. | Tissue engineering for mimics and modulations of immune functions | |
| US8734828B2 (en) | Matrix-gel graft without cells | |
| Malandain et al. | Cell-laden 3D hydrogels of type I collagen incorporating bacterial nanocellulose fibers | |
| Yang et al. | Effect of Dehydrothermal Treatment on the Structure and Properties of a Collagen-Based Heterogeneous Bilayer Membrane | |
| CN117462754A (zh) | 一种双层胶原聚集体骨修复支架材料及其制备方法 | |
| Prat‐Vidal et al. | Decellularized pericardial extracellular matrix: The preferred porous scaffold for regenerative medicine. | |
| Seo et al. | Reinforced bioartificial dermis constructed with collagen threads |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |