一种明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架的制备方法技术

本发明专利技术公布了一种明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架的制备方法，包括(1)将羟基磷灰石分散于蒸馏水中，再加入明胶，制备明胶/羟基磷灰石悬浮液；(2)将悬浮液倒入所需的模具内，并置于冰箱内冷却，制备物理交联的明胶/羟基磷灰石水凝胶；(3)将物理交联的明胶/羟基磷灰石水凝胶放入交联剂溶液中进行化学交联；(4)将化学交联的明胶/羟基磷灰石水凝胶置于改性模拟体液中，培养，冷冻干燥。所述的明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架具有近似于骨的组成结构、良好的生物学和力学性能，制备成本低廉，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人工骨支架材料制备领域
，尤其涉及一种明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架的制备方法。
技术介绍
车祸、疲劳运动等过程中造成的严重骨损伤，或者肿瘤、炎症及各种畸形造成的骨缺损、骨不连等，需要通过骨移植手术有效地进行修复。随着科技的发展，骨移植材料的来源具有了多种选择。自体异位骨材料、同种异体骨材料、异种骨材料和人工合成仿生骨材料均在骨移植方面进行了大量实验和临床研究，并已在临床中实际应用。但这些材料在实际应用中均存在诸多缺陷，无法很好地替代天然骨使用。目前我们亟待制备一种有机/无机杂化材料，能够结合无机材料在力学强度、弹性模量方面、高分子材料在韧性方面的优势，弥补两种材料的不足，实现骨的临时替代，并伴随着材料降解诱导产生新骨。CN200510107942.0公开了一种多孔胶原复合纳米羟基磷灰石人工骨的制备方法，所述的方法为：首先制备纳米羟基磷灰石，然后制备胶原溶液，在羟基磷灰石粉体中加入胶原溶液，最后将羟基磷灰石和胶原的混合膏状物冷冻干燥成为多孔胶原复合纳米羟基磷灰石人工骨。CN200910250313.1公开了一种多孔羟基磷灰石/壳聚糖-明胶复合材料支架，其由羟基磷灰石、壳聚糖和明胶按重量比3∶3∶4构成，所述的材料支架由以下步骤制备而成：a.将2-20μm的HA粉体制成水悬浮液；b.在水悬浮液中添加壳聚糖的水溶液和明胶；c.加入10ml戊二醛交联制备得到HA-壳聚糖-明胶网络组成物；d.将该组成物于-40℃预冻后制成多孔支架；e.用氢氧化钠中和剩余乙酸，用NaBH4溶液处理消除残留的戊二醛，经二次冻干得到孔隙率大于90％，孔径300-400μm的多孔羟基磷灰石/壳聚糖-明胶支架。CN201310177724.9公开了一种纳米羟基磷灰石/壳聚糖/鱼皮胶原复合支架及其制备方法，其特征在于：应用仿生、纳米、冷冻干燥相分离技术构建具有类似天然骨生物特性的人工骨支架材料；以壳聚糖/鱼皮胶原为有机基体，钙-磷盐溶液为无机相羟基磷灰石前驱体，模仿天然骨组织形成过程中无机钙磷矿物在有机基质生物大分子调控下的原位析晶过程，制备nm羟基磷灰石/壳聚糖/鱼皮胶原骨组织工程支架。CN201410160212.6涉及一种3D均匀多孔支架材料及其制备方法，其特征在于由以下步骤实现：(1)于碳酸钠溶液中溶解胶原蛋白，使胶原蛋白的最终质量分数达到10-30％；(2)于步骤(1)的混合物中添加纳米羟基磷灰石，胶原蛋白与纳米羟基磷灰石的质量比为1：(3-5)，在漩涡混合仪上震荡直至混合均匀，得粘稠均匀状乳浊液；(3)将步骤(2)得到的混合物分装于模具中；(4)模具于-80℃下冷冻3-6h，再进行真空干燥48h；(5)将步骤(4)的初次冻干品于交联剂溶液中进行交联反应，100ml交联剂溶液对应12-15g初次冻干骨支架材料，交联体系的pH为8-11，反应温度为37-50℃，反应时间为24-36h；(6)将步骤(5)交联后的样品再于交联剂溶液中进行二次交联反应，100ml交联剂溶液对应12-15g初次冻干骨支架材料，交联体系的pH为3-6，反应温度为37-50℃，反应时间为24-36h；(7)将步骤(6)得到的样品于乙醇溶液中洗涤12h，每一小时换一次乙醇溶液，之后于去离子水中洗涤2h；(8)将步骤(7)得到的样品真空冷冻干燥48h后，灭菌，包装。CN201410161018.X涉及一种增强生物相容性的人工骨支架材料的制备方法,其特征在于按照下列步骤进行：(1)将胶原蛋白溶解于去离子水中，制备得到质量分数为20-40％的胶原蛋白溶液；(2)调节胶原蛋白溶液的pH值至5-7；(3)按照谷氨酰胺转移酶与胶原蛋白的比例为2-15U/g的比例添加谷氨酰胺转移酶；(4)按照胶原蛋白与纳米羟基磷灰石的质量比为1:(2-4)比例添加纳米羟基磷灰石，得到粘稠状乳浊液；(5)将步骤四的粘稠状乳浊液转移至模具中，于30-55℃下反应24-36h，放置冷却；(6)90℃下进行酶灭活5min，放置冷却；(7)超低温冰箱-80℃下预冻3h，之后真空冷冻干燥48h。目前公开的专利，有的采用简单共混的方法制备仿生陶瓷材料，虽然结构在一定程度上接近天然骨，但是通常质地较脆，难以实现机械支撑的力学要求；有的为了保证羟基磷灰石材料在结构、生物性能和力学性能方面均接近天然骨，进行了各种改善，虽然在一定程度上取得了有益的效果，但是或需要添加的物质较多，或是步骤比较繁琐，难以符合产业化生产的要求。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架的制备方法。为实现本专利技术的目的，实施了以下的技术方案：一种明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架材料的制备方法，包括：(1)将羟基磷灰石分散于蒸馏水中，加热，再加入明胶，使其充分溶解，制备明胶/羟基磷灰石悬浮液；(2)将悬浮液倒入所需的模具内，并置于冰箱内冷却，制备物理交联的明胶/羟基磷灰石水凝胶；(3)将物理交联的明胶/羟基磷灰石水凝胶放入交联剂溶液中进行化学交联；(4)将化学交联的明胶/羟基磷灰石水凝胶至于改性模拟体液中，并置于恒温箱内培养，然后进行冷冻干燥，得到所述的明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架。明胶是一种骨胶原部分水解得到的衍生天然可降解生物高分子产物。已被广泛用于食品、医药和工业领域。与骨胶原相比，明胶具有和骨胶原类似的结构，并且也由18种氨基酸组成，可以发挥骨胶原在骨中相似的作用，但它不具有抗原性，不传播病原体。羟基磷灰石是人体和动物骨骼中的主要无机成分，并且可以与骨组织很好的键接在一起。大量的生物相容性试验证明它无毒、无刺激、不致过敏反应、不致畸、不致突变、不致溶血、不破坏生物组织，具有非常好的细胞活性和骨传导性，并能与骨形成牢固的化学结合，是一种很有应用前景的人工骨材料。本专利技术采用明胶和羟基磷灰石为原料，通过物理交联，化学交联和改性模拟体液培养的方法，在形成机理上尽可能的模拟天然骨的形成，方法简单，制备条件温和，具有低毒性，并且制备获得的骨支架材料与天然骨极其接近，符合生物性能和力学性能的要求。所述的骨支架材料利于诱导骨细胞的生长，尤其，所述的骨支架材料的制备工艺简约，制备成本较低，能够实现产业化生产，可以大大降低使用成本，具有替代天然骨的潜质，有良好的医疗应用前景。所述方法制备的骨支架具有以下的优点：1)本专利技术的制备工艺简单，成本低廉，便于实现产业化，具有广泛应用于医疗领域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架的制备方法，包括：(1)将羟基磷灰石分散于蒸馏水中，加热，再加入明胶，使其溶解，制备明胶/羟基磷灰石悬浮液；(2)将悬浮液倒入所需的模具内，冷却，制备物理交联的明胶/羟基磷灰石水凝胶；(3)步骤(2)中所述的水凝胶放入交联剂溶液中,进行化学交联；(4)将化学交联好的水凝胶置于改性模拟体液中，恒温培养，然后进行冷冻干燥，得到所述明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架。

【技术特征摘要】
1.一种明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架的制备方法，包括：
(1)将羟基磷灰石分散于蒸馏水中，加热，再加入明胶，使其溶解，制备明胶
/羟基磷灰石悬浮液；
(2)将悬浮液倒入所需的模具内，冷却，制备物理交联的明胶/羟基磷灰石水
凝胶；
(3)步骤(2)中所述的水凝胶放入交联剂溶液中,进行化学交联；
(4)将化学交联好的水凝胶置于改性模拟体液中，恒温培养，然后进行冷冻干
燥，得到所述明胶/碳酸化羟基磷灰石骨支架。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述明胶/羟基磷灰石的悬
浮液中，明胶的浓度为15％～40％。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述羟基磷灰石的长度
为100～300nm，直径为20～100nm。
4.根据权利要求1-3所述的制备方法，其特征在于，所述的冷却为放置于1-5℃
的冰箱内冷却。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的羟基磷灰石
在明胶/羟基磷灰石悬浮液中的浓度为5％～10％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)按
照以下方式进行：
(1a)将羟基磷灰石分散到蒸馏水中，浓度为5％～10％，超声，使羟基磷灰石
粒子充分分散；
(1b)将分散好的羟基磷灰石/蒸馏水加热至40～55℃并搅拌，加入明胶，继续
搅拌使明胶溶解。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)，按
照下列步骤进行：
(3a)将物理交联的明胶/羟基磷灰石水凝胶在1～5℃下从模具中...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志超，张子鑫，许杉杉，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11