一種植骨填充材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種植骨填充材料及其制備方法，通過將雙相磷酸鈣、硫酸鈣以及氧化鐵混合并粉碎至0.1～1mm粒徑大小，800℃煅燒3h，取出在1M的(NH4)2HPO4溶液中浸泡24h，烘干2天，在1100℃溫度下煅燒1～2h，緩慢降溫，漂洗烘干，得到骨架結(jié)構(gòu)；將一層膠原蛋白表面噴涂緩釋劑，在該緩釋劑表面噴涂又一層膠原蛋白，得到復(fù)合蛋白層，將復(fù)合蛋白層30℃溫度下烘干，超微粉碎，得到粒徑大小為50～100nm的蛋白顆粒；最后，將骨架結(jié)構(gòu)以及蛋白顆粒加入無水乙醇中，在1～5℃、-0.01～-0.05MPa條件下放置2～3天，得到植骨填充材料。本發(fā)明的植骨填充材料具有生物降解性和生物相容性，無或低免疫原性，有骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性，機(jī)械耐受性強(qiáng)等，完全滿足了骨填充材料所需的各種性能要求。
【專利說明】一種植骨填充材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)藥生物材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種植骨填充材料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]無機(jī)植骨材料無毒、無免疫原性、易于滅菌以及取用量不受限制。但是易碎且剪切力小、抗骨折性能差，術(shù)后近期只能提供極小的力學(xué)穩(wěn)定作用，并且通常只具有骨傳導(dǎo)性，沒有骨誘導(dǎo)下。骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)，尤其是BMP-2，有促進(jìn)成骨作用，有促進(jìn)細(xì)胞分化和誘導(dǎo)體外成骨的能力，有使成骨細(xì)胞的前體細(xì)胞定向分化為成骨細(xì)胞的能力。但BMP體內(nèi)以擴(kuò)散或蛋白降解失活，難以在融合部位維持有效濃度，而且，彌散后的效應(yīng)可能出現(xiàn)椎管異位成骨和相應(yīng)癥狀。據(jù)文獻(xiàn)報道，BMP還可引起不融合、腫瘤等風(fēng)險。
[0003]因此，由于單一材料受限于材料本身性能，復(fù)合材料成為當(dāng)前植骨材料的研究熱點(diǎn)。理想的植骨材料應(yīng)具有以下特性:
[0004]1、具有生物降解性和生物相容性,無或低免疫原性；
[0005]2、有骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性；
[0006]3、機(jī)械耐受性；
[0007]4、易于塑形，可加工成各種形狀和大??；
[0008]5、三維結(jié)構(gòu)和高孔隙率，利于各種生長因子的置入和粘附骨形態(tài)發(fā)生蛋白不易固載，硫酸鈣很快被將吸收降解的問題。
[0009]因此，符合上述植骨材料特性的一種新型復(fù)合植骨材料亟待開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種植骨填充材料，旨在解決骨形態(tài)發(fā)生蛋白不易固載、硫酸鈣很快被將吸收降解的問題。
[0011]本發(fā)明的再一目的在于提供上述植骨填充材料的制備方法。
[0012]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種植骨填充材料的，包括層狀結(jié)構(gòu)且內(nèi)部布滿孔道的骨架結(jié)構(gòu)，所述骨架結(jié)構(gòu)由按質(zhì)量比為1: (1~2): (0.1~0.2)的雙相磷酸鈣、硫酸鈣以及氧化鐵構(gòu)成，所述骨架結(jié)構(gòu)內(nèi)填充膠原蛋白顆粒，所述膠原蛋白顆粒內(nèi)包覆有緩釋劑，所述緩釋劑包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白。
[0013]優(yōu)選地，所述緩釋劑還包括纖聯(lián)蛋白、透明質(zhì)酸、殼聚糖、幾丁質(zhì)的一種或者多種。
[0014]優(yōu)選地，所述骨架結(jié)構(gòu)孔隙率為70~85%，孔道的孔徑為0.1~1mm。
[0015]優(yōu)選地，所述膠原蛋白顆粒大小為50~lOOnm。
[0016]優(yōu)選地，所述膠原蛋白與骨形態(tài)發(fā)生蛋白的質(zhì)量比為3: (0.2~0.5)。
[0017]優(yōu)選地，所述骨形態(tài)發(fā)生蛋白為骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2。
[0018]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種植骨填充材料的制備方法，包括以下步驟:
[0019](1)將按質(zhì)量比為1: (1~2): (0.1~0.2)的雙相磷酸鈣、硫酸鈣以及氧化鐵混合并粉碎至0.1~Imm粒徑大小，以10°C / min速率升溫至800°C溫度下煅燒3h，將煅燒骨塊取出后在IM的(NH4)2HPO4溶液中浸泡24h，烘干2天，再次以5°C / min速率升溫至1100°C溫度下煅燒I~2h，緩慢降溫，去離子水漂洗2次，50°C溫度下烘干，得到骨架結(jié)構(gòu)；
[0020](2)將一層膠原蛋白表面噴涂緩釋劑，在該緩釋劑表面噴涂又一層膠原蛋白，得到復(fù)合蛋白層，所述緩釋劑包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白；將所述復(fù)合蛋白層30°C溫度下烘干，超微粉碎，得到粒徑大小為50~IOOnm的蛋白顆粒；其中，所述蛋白顆粒中膠原蛋白與骨形態(tài)發(fā)生蛋白的質(zhì)量比為3: (0.2~0.5);
[0021](3)將所述骨架結(jié)構(gòu)以及蛋白顆粒加入無水乙醇中，在I~5°C、_0.01~-0.05MPa條件下放置2~3天，得到植骨填充材料，-30°C下抽真空冷凍干燥，密封，-20°C長期保存；其中，所述骨架結(jié)構(gòu)、蛋白顆粒以及無水乙醇質(zhì)量體積比為(10~40)g: (15~25)g: (60 ~80)ml。
[0022]優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述緩釋劑還包括纖聯(lián)蛋白、透明質(zhì)酸、殼聚糖、幾丁質(zhì)的一種或者多種。
[0023]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種植骨填充材料及其制備方法，通過將按質(zhì)量比為1: (I~2): (0.1~0.2)的雙相磷酸鈣、硫酸鈣以及氧化鐵混合并粉碎至0.1~Imm粒徑大小，以10°C / min速率升溫至800°C溫度下煅燒3h，將煅燒骨塊取出后在IM的(NH4)2HPO4溶液中浸泡24h，烘干2天，再次以5°C / min速率升溫至1100°C溫度下煅燒I~2h，緩慢降溫，去離子水漂洗2次，50°C溫度下烘干，得到骨架結(jié)構(gòu)；然后，將一層膠原蛋白表面噴涂緩釋劑，在該緩釋劑表面噴涂又一層膠原蛋白，得到復(fù)合蛋白層，所述緩釋劑包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白；將所述復(fù)合蛋白層30°C溫度下烘干，超微粉碎，得到粒徑大小為50~IOOnm的蛋白顆粒；其中，所述蛋白顆粒中膠原蛋白與骨形態(tài)發(fā)生蛋白的質(zhì)量比為3.(0.2~0.5);最后，將所述骨架結(jié)構(gòu)以及蛋白顆粒加入無水乙醇中，在I~5°C、_0.01~-0.05MPa條件下放置2~3天，得到植骨填充材料，-30°C下抽真空冷凍干燥，密封，-20°C長期保存；其中，所述骨架結(jié)構(gòu)、蛋白顆粒以及無水乙醇質(zhì)量體積比為(10~40) g: (15 ~25) g: (60 ~80)ml。
[0024]在本發(fā)明中，雙相磷酸鈣、硫酸鈣以及氧化鐵結(jié)果煅燒后重新生成一種層狀結(jié)構(gòu)且內(nèi)部布滿孔道的骨架結(jié)構(gòu)，由于雙相磷酸鈣降解較為緩慢，而硫酸鈣降解速度卻較快，該骨架結(jié)構(gòu)中，由于雙相磷酸鈣和硫酸鈣混合并重新組成的層狀孔道結(jié)構(gòu)，對硫酸鈣的降解速度起到了一個很好的控制調(diào)節(jié)作用。在此基礎(chǔ)上，通過將骨形態(tài)發(fā)生蛋白包覆在膠原蛋白顆粒內(nèi)，而膠原蛋白顆粒又填充在骨架結(jié)構(gòu)的孔道內(nèi)，不僅解決了骨形態(tài)發(fā)生蛋白固載問題，而且能最大程度的調(diào)節(jié)控制骨形態(tài)發(fā)生蛋白等緩釋劑的釋放速度。
[0025]本發(fā)明通過以上手段獲得的骨填充材料具有生物降解性和生物相容性，無或低免疫原性，有骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性，機(jī)械耐受性強(qiáng)；易于塑形，可加工成各種形狀和大小，而且三維結(jié)構(gòu)和高孔隙率，利于各種生長因子的置入和固載，解決硫酸鈣被吸收降解速度過快的問題，完全滿足了骨填充材料所需的各種性能要求，造價低，具有廣闊的市場前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明效果實(shí)施例中植骨填充材料I~4的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】[0027]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]實(shí)施例1
[0029](1)將10g雙相磷酸鈣、10g硫酸鈣以及1g氧化鐵混合并粉碎至0.1~1mm粒徑大小，以10°C / min速率升溫至800°C溫度下煅燒3h，將煅燒骨塊取出后在1M的(NH4)2HPO4溶液中浸泡24h，烘干2天，再次以5°C / min速率升溫至1100°C溫度下煅燒1~2h，緩慢降溫，去離子水漂洗2次，50°C溫度下烘干，得到骨架結(jié)構(gòu)；
[0030](2)將15g、0.5mm厚的一層膠原蛋白表面噴涂2g骨形態(tài)發(fā)生蛋白，在該骨形態(tài)發(fā)生蛋白表面噴涂15又一層0.5mm厚的膠原蛋白，得到復(fù)合蛋白層，將所述復(fù)合蛋白層30°C溫度下烘干，超微粉碎，得到粒徑大小為50~IOOnm的蛋白顆粒；
[0031](3)將所述10g骨架結(jié)構(gòu)以及15g蛋白顆粒加入60ml無水乙醇中，在I~5°C、-0.01~-0.05MPa條件下放置2~3天，得到植骨填充材料1。
[0032](4)將植骨填充材料I在_30°C下抽真空冷凍干燥，密封，_20°C長期保存。
[0033]實(shí)施例2
[0034](1)將10g雙相磷酸鈣、20g硫酸鈣以及2g氧化鐵混合并粉碎至0.1~1mm粒徑大小，以10°C / min速率升溫至800°C溫度下煅燒3h，將煅燒骨塊取出后在1M的(NH4)2HPO4溶液中浸泡24h，烘干2天，再次以5°C / min速率升溫至1100°C溫度下煅燒1~2h，緩慢降溫，去離子水漂洗2次，50°C溫度下烘干，得到骨架結(jié)構(gòu)；
[0035](2)將15g、0.4mm厚的一層膠原蛋白表面噴涂5g骨形態(tài)發(fā)生蛋白，在該骨形態(tài)發(fā)生蛋白表面噴涂又一層15g、0.4mm厚的膠原蛋白，得到復(fù)合蛋白層；將所述復(fù)合蛋白層30°C溫度下烘干，超微粉碎，得到粒徑大小為50~100nm的蛋白顆粒；
[0036](3)將40g骨架結(jié)構(gòu)以及25g蛋白顆粒加入80ml無水乙醇中，在1~5°C、-0.01~-0.05MPa條件下放置2~3天，得到植骨填充材料2。
[0037](4)將植骨填充材料2在_30°C下抽真空冷凍干燥，密封，_20°C長期保存。
[0038]實(shí)施例3
[0039](1)將10g雙相磷酸鈣、20g硫酸鈣以及1g氧化鐵混合并粉碎至0.1~1mm粒徑大小，以10°C / min速率升溫至800°C溫度下煅燒3h，將煅燒骨塊取出后在1M的(NH4)2HPO4溶液中浸泡24h，烘干2天，再次以5°C / min速率升溫至1100°C溫度下煅燒1~2h，緩慢降溫，去離子水漂洗2次，50°C溫度下烘干，得到骨架結(jié)構(gòu)；
[0040](2)將10g、4mm厚的一層膠原蛋白表面噴涂5g緩釋劑，在該緩釋劑表面噴涂又一層20g、4mm厚的膠原蛋白，得到復(fù)合蛋白層，所述緩釋劑為2g骨形態(tài)發(fā)生蛋白、2g纖聯(lián)蛋白、Ig透明質(zhì)酸的混合物；將所述復(fù)合蛋白層30°C溫度下烘干，超微粉碎，得到粒徑大小為50~IOOnm的蛋白顆粒；
[0041](3)將30g骨架結(jié)構(gòu)以及20g蛋白顆粒加入25ml無水乙醇中，在I~5°C、-0.01~-0.05MPa條件下放置2~3天，得到植骨填充材料3。
[0042](4)將植骨填充材料3在-30°C下抽真空冷凍干燥，密封，-20°C長期保存。
[0043]實(shí)施例4
[0044](1)將10g雙相磷酸鈣、15g硫酸鈣以及1.2g氧化鐵混合并粉碎至0.1~Imm粒徑大小，以10°C / min速率升溫至800°C溫度下煅燒3h，將煅燒骨塊取出后在IM的(NH4)2HPO4溶液中浸泡24h，烘干2天，再次以5°C / min速率升溫至1100°C溫度下煅燒I~2h，緩慢降溫，去離子水漂洗2次，50°C溫度下烘干，得到骨架結(jié)構(gòu)；
[0045](2)在10g、4mm厚的一層膠原蛋白表面噴涂5g緩釋劑,在該緩釋劑表面噴涂又一層20g、4mm厚的膠原蛋白，得到復(fù)合蛋白層，所述緩釋劑為2g骨形態(tài)發(fā)生蛋白、2g纖聯(lián)蛋白、Ig幾丁質(zhì)的混合物；將所述復(fù)合蛋白層30°C溫度下烘干，超微粉碎，得到粒徑大小為50~IOOnm的蛋白顆粒；
[0046](3)將20g骨架結(jié)構(gòu)以及20g蛋白顆粒加入60ml無水乙醇中，在I~5°C、-0.01~-0.05MPa條件下放置2~3天，得到植骨填充材料4。
[0047](4)將植骨填充材料4在-30°C下抽真空冷凍干燥，密封，-20°C長期保存。
[0048]效果實(shí)施例
[0049]1、植骨填充材料1~4的SEM圖
[0050]如圖1所示，其中，圖1中a~b分別為植骨填充材料1~4的斷面的SEM圖。由圖1可以看出，植骨填充材料1~4的骨架結(jié)構(gòu)孔隙率為70~85%，孔道的孔徑為0.1~1mm0
[0051]2、本發(fā)明植骨填充材料的使用效果
[0052]將實(shí)施例1得到的植骨填充材料1按照適當(dāng)重量分裝，可以采用Co60滅混后用于修復(fù)骨缺損動物模型。采用家兔制作股骨踝上直徑5mm骨缺損動物模型，采用植骨填充材料I修復(fù)缺損，術(shù)后1天X線可以見到植骨材料完全填充骨缺損。術(shù)后4周處死家兔，剖開股骨踝可以見到植骨填充材料I充填在骨缺損內(nèi)，與骨界面結(jié)合緊密，界面未見到炎性反應(yīng)和纖維組織生成。術(shù)后12周X線可以見到植骨填充材料大部分已經(jīng)降解，處死家兔剖開股骨踝，可以見到植骨填充材料I大部分已經(jīng)降解，被新生骨爬行替代。
[0053]相比與現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明的骨填充材料具有生物降解性和生物相容性，無或低免疫原性，有骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性，機(jī)械耐受性強(qiáng)；易于塑形，可加工成各種形狀和大小，而且三維結(jié)構(gòu)和高孔隙率，利于各種生長因子的置入和固載，解決硫酸鈣被吸收降解速度過快的問題，完全滿足了骨填充材料所需的各種性能要求，造價低，具有廣闊的市場前景。
[0054]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種植骨填充材料的，其特征在于，包括層狀結(jié)構(gòu)且內(nèi)部布滿孔道的骨架結(jié)構(gòu)，所述骨架結(jié)構(gòu)由按質(zhì)量比為1: (1~2): (0.1~0.2)的雙相磷酸鈣、硫酸鈣以及氧化鐵構(gòu)成，所述骨架結(jié)構(gòu)內(nèi)填充膠原蛋白顆粒，所述膠原蛋白顆粒內(nèi)包覆有緩釋劑，所述緩釋劑包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白。
2.如權(quán)利要求1所述的植骨填充材料，其特征在于，所述緩釋劑還包括纖聯(lián)蛋白、透明質(zhì)酸、殼聚糖、幾丁質(zhì)的一種或者多種。
3.如權(quán)利要求2所述的植骨填充材料，其特征在于，所述骨架結(jié)構(gòu)孔隙率為70~85%,孔道的孔徑為0.1~1mm。
4.如權(quán)利要求3所述的植骨填充材料，其特征在于，所述膠原蛋白顆粒大小為50~IOOnm0
5.如權(quán)利要求4所述的植骨填充材料，其特征在于，所述膠原蛋白與骨形態(tài)發(fā)生蛋白的質(zhì)量比為3: (0.2~0.5)。
6.如權(quán)利要求5所述的植骨填充材料，其特征在于，所述骨形態(tài)發(fā)生蛋白為骨形態(tài)發(fā)生蛋白_2。
7.權(quán)利要求1至6任一項所述的植骨填充材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將按質(zhì)量比為1: (1~2): (0.1~0.2)的雙相磷酸鈣、硫酸鈣以及氧化鐵混合并粉碎至0.1~Imm粒徑大小，以10°C / min速率升溫至800°C溫度下煅燒3h，將煅燒骨塊取出后在IM的(NH4)2HPO4溶液中浸泡24h，烘干2天，再次以5°C / min速率升溫至1100°C溫度下煅燒I~2h，緩慢降溫，去離子水漂洗2次，50°C溫度下烘干，得到骨架結(jié)構(gòu)； (2)將一層膠原蛋白表面噴涂緩釋劑，在該緩釋劑表面噴涂又一層膠原蛋白，得到復(fù)合蛋白層，所述緩釋劑包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白；將所述復(fù)合蛋白層30°C溫度下烘干，超微粉碎，得到粒徑大小為50~IOOnm的蛋白顆粒；其中，所述蛋白顆粒中膠原蛋白與骨形態(tài)發(fā)生蛋白的質(zhì)量比為3: (0.2~0.5)； (3)將所述骨架結(jié)構(gòu)以及蛋白顆粒加入無水乙醇中，在I~5°C、-0.01~-0.05MPa條件下放置2~3天，得到植骨填充材料，-30°C下抽真空冷凍干燥，密封，-20°C長期保存；其中，所述骨架結(jié)構(gòu)、蛋白顆粒以及無水乙醇質(zhì)量體積比為(10~40)g: (15~25)g: (60 ~80)ml。
8.如權(quán)利要求7所述的植骨填充材料的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述緩釋劑還包括纖聯(lián)蛋白、透明質(zhì)酸、殼聚糖、幾丁質(zhì)的一種或者多種。
【文檔編號】A61L27/42GK103800944SQ201410060862
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】李陵江, 常晶晶, 常恒, 史建剛, 黨軍, 敖建萍, 孫曉明, 楊永強(qiáng) 申請人:李陵江