骨充填材料的组合物、预备品以及它们的制备方法和应用技术

本发明专利技术属于医用生物材料技术领域，具体涉及骨充填材料的组合物、预备品以及它们的制备方法和应用。该骨充填材料组合物，包括骨粉、明胶和交联剂，兼有诱导作用、弹性、塑形性好的优点。骨充填材料预备品为骨充填材料组合物制备的溶液经冷冻干燥后的产品。制备骨充填材料的方法，包括将所述骨充填材料组合物或预备品与医学上可接受的溶剂混合。本发明专利技术原材料来源广泛，制备简易，在临床应用时，能及时提供可填充的骨充填材料。本发明专利技术的骨充填材料可广泛用于科研领域或作为医用材料使用。

Compositions and preparations for bone filling materials, methods for their preparation and their use

The invention belongs to the technical field of medical biological materials, in particular to a composition, preparation, preparation method and application of bone filling materials. The bone filling material composition comprises bone powder, gelatin and cross-linking agent, and has the advantages of inducing effect, elasticity and good plasticity. A bone filling material prepared as a product of a bone filling material and a freeze-dried product. A method of preparing a bone filling material includes mixing the bone filling material, composition, or preparation with a medically acceptable solvent. The raw material of the invention has wide source and simple preparation, and can provide filled bone filling material in time when in clinical application. The bone filling material of the invention can be widely used in scientific research field or as a medical material.

【技术实现步骤摘要】
骨充填材料的组合物、预备品以及它们的制备方法和应用
本专利技术属于医用生物材料
，具体涉及骨充填材料的组合物、预备品以及它们的制备方法和应用。
技术介绍
人体骨修复技术经过了漫长的发展时期，主要是在材料的生物相容性方面做出了极大的改进，从原始的柳条到金属，再到医用高分子，如今骨修复材料已经进入了仿生材料的阶段。但是无论是何种材料，在临床的使用手段上都没有多大的改善，基本上仍沿用着颗粒型或条形这些不易塑形的材料，在临床使用中对医生技术要求很高，尤其是对于骨裂或不愈合的骨缝，操作起来十分不便。由于外伤、肿瘤、病理性疾病或其他形式造成的骨创伤及在口腔科骨植入术中，骨缺损处的形状常常很不规则，或创口部位较深。而植骨术中常用的填充物形状固定规整(或散成颗粒状不成形)，不易随意塑形，导致在填充过程中在缺损处残留死腔，影响成骨效果，延长愈合时间。为改善植骨效果，若能采用涂膜、手指塑形、注射器注入等方式对骨充填材料进行塑形，必然能获得更好的修复效果，但这就对骨填充材料的塑形性提出了更高要求。中国专利文献CN102755668公开了一种可塑型医用骨泥，其为主要由多糖或蛋白胶液或有机粘合剂和骨粉组成的泥状复合材料。这种骨泥形态的骨填充物，由于其柔软易塑的特性，除了在细小骨缝隙的填充中仍然存有一定欠缺外，能满足大多植骨术的塑形要求，但是在骨填充材料的应用中，仍然存在以下问题。就骨粉而言，以Bio-Oss骨粉为例，Bio-Oss骨粉一般自牛骨中提取，经过工艺加工，将所有的有机成分从牛的松质骨中彻底去除，而精细的骨小梁结构和内部空隙被保存下来，从而为成骨细胞的长入提供了支架，并保证了血凝块的稳定和血管的再生，是一种天然的、无抗原性、具有骨传导作用的移植材料，目前在临床上得到了广泛的应用。Bio-Oss骨粉化学成分接近人体骨无机结构(低晶体天然磷灰石)，宏观及微观物理结构与人体松质骨也极为相似。但在临床使用及成骨诱导能力方面却存在以下不足：(1)骨粉颗粒的弹性模量约1GPa，远远高于公认的能够诱导干细胞骨向分化的弹性基底硬度(约0.1MPa)；(2)单纯无机骨材料不能在化学或生物因子诱导条件下促进成骨作用；(3)在那些作为颗粒状骨粉使用的情形中，颗粒状骨粉还存在移位、游走、难以成形、不易放置的缺点，导致临床操作不便，植骨效果难以保证。目前，临床上常用的骨充填材料除Bio-Oss骨粉外，还有Bio-Oss骨胶原，是指由90％的Bio-Oss和10％的胶原组成，为疏松多孔结构，呈立体矩形块状(3mm*5mm*7mm)。该材料的弹性模量较Bio-Oss骨粉有所降低(约1MPa)，但仍然高于诱导干细胞骨向分化的理想范围，且价格昂贵，给病人带来经济负担。综上，目前已有的骨充填材料难以同时解决以下问题：(1)临床上常用的骨充填材料(异种骨或人工合成骨材料)硬度过大，不适宜间充质干细胞的骨向分化及骨细胞功能的维持；(2)材料只为缺损部位提供物理支持，缺少生长因子的诱导作用；(3)材料塑形性较差，不能满足大面积或特殊形态要求的缺损移植手术，不适宜临床上骨缺损治疗的个性化需求。此外，部分骨充填材料的商业成品，还存在价格昂贵，难以广泛应用的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种骨充填材料组合物，包括骨粉、明胶和交联剂。本专利技术还提供一种骨充填材料预备品，其为所述骨充填材料组合物制备的溶液经冷冻干燥处理后获得的冻干产品。本专利技术还提供一种制备骨充填材料预备品的方法，包括对所述骨充填材料组合物制备的溶液实施冷冻干燥处理。本专利技术进一步还提供一种制备骨充填材料的方法，包括将所述骨充填材料组合物或骨充填材料预备品与医学上可接受的溶剂混合。此外，本专利技术还提供本专利技术方法制备的骨充填材料在科研领域中的应用和作为医用材料的应用。本专利技术骨充填材料组合物能够制得适宜弹性模量的骨填充材料，又由于骨填充材料硬度适宜，可进一步促进骨髓间充质干细胞骨向分化及成骨细胞功能。经冷冻干燥处理的骨充填材料组合物，形成了具有大量空隙的骨粉支架结构，更有弹性和韧性，易于塑形，且更具诱导作用。其可以粉末、流体、半固体的形式使用，因而塑形性好。因此，本专利技术的骨充填材料兼有弹性、诱导作用、塑形性好的特点。所述方法原材料来源广泛，制备简易，在临床应用时，能及时提供可填充的骨充填材料，可适应多种骨修复情形的塑形。附图说明图1为实施例1的实验组4制备的骨粉-明胶膜的外观图；图2为实施例2制备明胶/京尼平-骨粉支架过程中，第一次预冻后产品的外观图；图3为实施例2制备明胶/京尼平-骨粉支架过程中，第一次冻干后产品在京尼平水溶液中浸泡的外观图；图4为实施例2制备明胶/京尼平-骨粉支架过程中，第二次冻干后产品在京尼平水溶液中浸泡后的外观图；图5为实施例2制备的明胶/京尼平-骨粉支架的环境扫描电镜图；图6为倒置显微镜下BMSCs的形态X100；图7为免疫印迹检测成骨标记物蛋白水平表达图；图8为Real-time荧光定量PCR检测成骨标记物mRNA水平表达图；图9为免疫荧光染色检测成骨标记物的分布状态——激光共聚焦显微镜下Col-I成骨分化标志蛋白标记的细胞染色结果；图10为免疫荧光染色检测成骨标记物的分布状态——激光共聚焦显微镜下OCN成骨分化标志蛋白标记的细胞染色结果；图11为免疫荧光染色检测成骨标记物的分布状态——激光共聚焦显微镜下OPN成骨分化标志蛋白标记的细胞染色结果；图12为免疫荧光染色检测成骨标记物的分布状态的统计结果图；图13为碱性磷酸酶活性测定培养皿中细胞染色的肉眼观察情况(上)和倒置显微镜下观察的情况(下)；图14为碱性磷酸酶(ALP)活性测定的统计结果图。具体实施方式在本专利技术中，如无特别说明，所有操作均在室温、常压条件实施，所有“％”为质量百分比。本专利技术的骨充填材料组合物，包括骨粉、明胶和交联剂。本专利技术使用的明胶，作为可降解的生物大分子，是成骨诱导因子之一，可有效促进植骨区周围骨质的新生；明胶与胶原相比，还降低了生产成本。以成品骨粉为原材料，保留了材料本身的化学特性，经过与明胶凝胶的混合，重建了材料的多孔支架结构。明胶和骨粉的比例能够调节材料的弹性模量，能够制备不同弹性模量的骨充填材料，利用物理环境的诱导作用促进了骨移植后的成骨效果，适宜间充质干细胞的骨向分化及骨细胞功能的维持。明胶具有粘结固体的效果，经交联后形成半固体，加入骨粉颗粒后，材料变得易于塑形，不受骨缺损形态和大小的限制，可根据需要进行个性化的材料制备。我们已知，间充质干细胞来源的成骨细胞的数量和功能对促进新骨形成至关重要。近年来，研究发现细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)弹性即细胞所感知的材料的弹性，可以影响诱导干细胞向成骨细胞分化的过程。我们经过探索，发现干细胞成骨分化在弹性大约为105Pa的基质上明显占优势，过软或者过硬的胞外基质都对体外培养的干细胞成骨分化、成骨细胞功能维持不利。临床上常用的骨粉颗粒的弹性模量约1GPa，临床上单纯使用这类材料，在物理环境角度可能不能达到最理想的促成骨作用。即，传统的骨充填材料(包括大多数骨泥)硬度非常高，而经研究显示，过硬基底(即骨充填材料形成的基底)不利干细胞骨向分化，而适宜硬度材料可以促进骨细胞活力和成骨。本专利技术骨充填材料组合物可通过调整其成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种骨充填材料组合物，其特征在于，包括骨粉、明胶和交联剂。

【技术特征摘要】
2015.12.08 CN 20151089797721.一种骨充填材料组合物，其特征在于，包括骨粉、明胶和交联剂。2.根据权利要求1所述的骨充填材料组合物，其特征在于，所述骨粉为羟基磷灰石为主要成分的骨替代材料；优选Bio-Oss骨粉。3.根据权利要求1或2所述的骨充填材料组合物，其特征在于，所述交联剂为京尼平、戊二醛和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDCHCl)中的一种或多种；优选京尼平。4.根据权利要求1-3任一项所述的骨充填材料组合物，其特征在于，所述明胶与骨粉的质量比为0.05-0.4:1，优选0.15-0.4:1；和/或所述交联剂的用量为能达到交联目的的量，优选为骨充填材料总重量的0.05-0.5％，优选0.2％。5.一种骨充填材料预备品，其特征在于，为权利要求1-4任一项所述骨充填材料组合物制备的溶液经冷冻干燥处理后获得的冻干产品。6.一种制备骨充填材料预备品的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李倩，杨春，赵继志，祖岩，穆月，
申请(专利权)人：李倩，杨春，
类型：发明
国别省市：北京,11