一种具有长效抗菌功能的骨填充材料及其用途和制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有长效抗菌功能的骨填充材料及其用途和制备方法，所述的骨填充材料由可降解多孔生物陶瓷、聚赖氨酸盐和聚天冬氨酸盐组成，且聚赖氨酸盐和聚天冬氨酸盐装载在多孔生物陶瓷中。本发明专利技术通过相反电荷溶液浸泡的方式把生物相容性好、具有广谱抗菌性能且可降解的聚赖氨酸盐和聚天冬氨酸盐装载到可降解的多孔生物陶瓷中，实现了聚赖氨酸盐的持续释放从而达到长效抗菌效果。同时，本发明专利技术涉及的骨填充材料，具有多孔结构，可控降解并释放赖氨酸、天冬氨酸、钙离子和磷酸根离子，所以具有很高的成骨活性，可应用于预防或阻止术后骨感染的骨折或骨缺损填充，以及骨感染骨折或骨感染致骨缺损的填充。骨感染致骨缺损的填充。骨感染致骨缺损的填充。

【技术实现步骤摘要】
一种具有长效抗菌功能的骨填充材料及其用途和制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医用材料
，具体涉及的是一种具有长效抗菌功能的骨填充材料及其用途和制备方法。

技术介绍

[0002]人的骨骼会因各种原因导致缺损。骨缺损的治疗通常需要填充骨修复材料进行修复，而且在骨治疗手术过程中，还需要对创面进行抗菌处理，以免导致创面引起骨感染从而进一步转变成严重的骨髓炎等并发症。特别地，对因骨感染导致的骨缺损修复，不但需要填充骨修复材料，还需要对创面进行长期的抗菌治疗。
[0003]当前在骨手术过程中的抗菌处理方法，主要是使用抗生素如磺胺嘧啶，碘化物等对创面进行局部给药处理，并辅以注射抗生素如青霉素进行抗菌。然而，使用该方法有诸多缺陷，首先，使用抗生素，都具有一定的毒副作用，对骨的愈合起抑制作用；其次，抗菌药物在创面处由于快速代谢导致存留时间短，从而容易导致药物对创面的病菌抑制不彻底。另外，对于像骨髓炎这类疾病，需要长期抗菌治疗，因此需要对患处长期使用抗生素，这就给患者带来了极大麻烦，而且长期持续波峰波谷给药容易导致创面病菌产生耐药性。
[0004]为了能克服使用传统抗菌试剂抗生素药物局部给药的缺点，人们尝试了把银与骨修复材料复合，以期赋予骨修复材料抗菌能力。如申请号为CN201310121256.3的专利报道了“一种含银磷酸钙的制备方法”，之所以考虑使用银，是因为其具有广谱抗菌能力。尽管如此，这些报道的把银复合到磷酸钙内，银很难释放出来，从而导致银的抗菌效果不佳，另外，银在体内的毒副作用也很明显，这就限制了含银材料作为骨填充物在临床的使用。因此，发展生物相容性好且具有长效广谱抗菌功功能的骨修复材料成为骨填充修复材料亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种具有长效抗菌功能的骨填充材料。把聚赖氨酸盐和聚天冬氨酸盐装载到可降解多孔生物陶瓷后，由于聚赖氨酸盐具有广谱抗菌能力和良好的生物相容性，而且聚赖氨酸盐和聚天冬氨酸盐在生物陶瓷表面具有很好的亲和吸附-脱附作用，从而解决现有含银骨修复材料存在的因银的毒副作用和银很难释放出来而导致银的抗菌效果不佳的问题，同时由于装载聚赖氨酸盐和聚天冬氨酸盐的多孔生物陶瓷具有很好的生物相容性和长效广谱抗菌功能，且多孔陶瓷具有可降解性和多孔结构，能进一步释放具有广谱抗菌的聚赖氨酸盐，使得本专利技术提供的多孔生物陶瓷具有很高的成骨活性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种具有长效抗菌功能的骨填充材料，由重量比为100：(0.1-40)：(0-40)的可降解多孔生物陶瓷、平均分子量为1300-6000的聚赖氨酸盐和平均分子量为1000-10000的聚天冬氨酸盐组成，且聚赖氨酸盐和聚天冬氨酸盐装载在可降解多孔生物陶瓷中，完全降解时间为30-360天，可降解多孔陶瓷的孔隙率为30-90％，孔隙平均直径为0.01-800微米；在
体外模拟聚赖氨酸盐释放条件下，聚赖氨酸盐从多孔生物陶瓷的释放周期为6-180天，体外模拟聚赖氨酸盐释放条件为37
±
0.5℃、pH为6.5-8.4的缓冲溶液中。
[0008]作为优选，所述可降解多孔生物陶瓷为羟基磷灰石、磷酸三钙、硫酸钙以及生物活性玻璃中的任意一种或多种。
[0009]并且，所述可降解多孔生物陶瓷为多孔小球，直径为0.3-7毫米，孔隙率为30-90％，孔隙平均直径为0.01-100微米。
[0010]或者，所述可降解多孔生物陶瓷外观为任意形状的多孔结构，在该多孔结构内的三维空间方向上至少有一维方向的孔隙的孔型是规则的，并且所有的孔隙相互贯通，孔隙率为30-90％，孔隙平均直径为0.01-800微米。
[0011]作为优选，所述聚赖氨酸盐为ε-聚赖氨酸和/或ε-聚赖氨酸盐酸盐；所述聚天冬氨酸盐为聚天冬氨酸，聚天冬氨酸纳，或者它们的组合物。
[0012]基于上述骨填充材料的设计，本专利技术还提供了其用于预防或阻止术后骨感染的骨折或骨缺损填充和骨感染骨折或骨感染致骨缺损的填充的用途。
[0013]基于上述骨填充材料的设计，本专利技术基于同一专利技术构思下，还提供了该骨填充材料的几种制备方法，分别如下：
[0014]制备方法一
[0015]把可降解多孔生物陶瓷浸泡到浓度为0.01-60％的聚赖氨酸盐水溶液中，浸泡时间为10-120分钟，必要时可对盛装有多孔生物陶瓷的聚赖氨酸盐水溶液的容器进行密闭抽真空，以使聚赖氨酸盐充分进入多孔生物陶瓷内，然后取出多孔生物陶瓷并干燥，即可获得装载聚赖氨酸盐的多孔生物陶瓷作为骨填充材料；可降解多孔生物陶瓷为多孔陶瓷支架，采用专利公开号CN107226693A记载的方法制得，其孔隙率为30-90％，孔隙平均直径为0.01-800微米；聚赖氨酸盐平均分子量为1300-6000，聚天冬氨酸盐平均分子量为1000-10000。
[0016]制备方法二
[0017]其包括以下步骤：
[0018](1)可降解多孔生物陶瓷的制备
[0019](1a)混合挤压浆料H的配制：把水、海藻酸钠，磷酸钙纳米粒子、磷酸盐和平均直径为1-100微米的高分子微球按照重量比为100:(0.1-0.4):(10-30):(0.05-0.5):(1-40)配制成混合浆料，并使用氨水调节混合浆料的pH值，最终获得pH≥7的混合挤压浆料H；
[0020](1b)磷酸钙小球前驱体Q的制备：将混合挤压浆料H装入到含有直径为0.1-6毫米的喷嘴和活塞的密闭容器内，然后对活塞施加推力，使装盛在密闭容器中的混合挤压浆料H从喷嘴挤出，获得小球，形成的小球滴入含有浓度为0.02-5mol/l钙盐、pH≥7的水溶液中固化成固体小球；然后把固体小球从含钙盐的水溶液中分离出来，然后在水或氨水溶液中浸泡1-72小时，除去固体小球中的纳离子，获得磷酸钙小球前驱体Q；
[0021](1c)高温烧结：将磷酸钙小球前驱体Q在空气中烧结，先是以1-5度/分钟程序升温至1000度，然后在1000-1150度保温1-6小时，最后自然降温到室温，获得磷酸钙多孔小球；
[0022](1d)硫酸钙表面包覆：把制备的磷酸钙多孔小球浸泡到温度为25-100度、pH为2-5、浓度为0.05-5mol/l的硫酸盐水溶液中，浸泡时间为1-48小时，然后取出多孔小球并用去离子水清洗和干燥，最终获得以磷酸钙为基底、厚度为0.5-800微米的硫酸钙盐包覆在磷酸
钙表面的磷酸钙多孔小球；该多孔小球平均直径为0.3-7毫米，孔隙丰富，且孔隙的平均孔径为0.1-100微米，孔隙率为30-90％；
[0023](2)把多孔小球浸泡到浓度为0.01-60％的聚赖氨酸盐水溶液中，浸泡时间为10-120分钟，必要时可对盛装有多孔小球的聚赖氨酸盐水溶液的容器进行密闭抽真空，以使聚赖氨酸盐充分进入多孔小球内，然后取出多孔小球并干燥，即可获得装载聚赖氨酸盐的多孔小球作为骨填充材料；聚赖氨酸盐平均分子量为1300-6000，聚天冬氨酸盐平均分子量为10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有长效抗菌功能的骨填充材料，其特征在于，由重量比为100：(0.1-40)：(0-40)的可降解多孔生物陶瓷、平均分子量为1300-6000的聚赖氨酸盐和平均分子量为1000-10000的聚天冬氨酸盐组成，且聚赖氨酸盐和聚天冬氨酸盐装载在多孔陶瓷中，完全降解时间为30-360天，多孔陶瓷的孔隙率为30-90％，孔隙平均直径为0.01-800微米；在体外模拟聚赖氨酸盐释放条件下，聚赖氨酸盐从多孔生物陶瓷的释放周期为6-180天，体外模拟聚赖氨酸盐释放条件为37
±
0.5℃、pH为6.5-8.4的缓冲溶液中。2.根据权利要求1所述的一种具有长效抗菌功能的骨填充材料，其特征在于，所述多孔陶瓷为羟基磷灰石、磷酸三钙、硫酸钙以及生物活性玻璃中的任意一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种具有长效抗菌功能的骨填充材料，其特征在于，所述多孔陶瓷为多孔小球，直径为0.3-7毫米，孔隙率为30-90％，孔隙平均直径为0.01-100微米。4.根据权利要求2所述的一种具有长效抗菌功能的骨填充材料，其特征在于，所述多孔陶瓷外观为任意形状的多孔结构，在该多孔结构内的三维空间方向上至少有一维方向的孔隙的孔型是规则的，并且所有的孔隙相互贯通，孔隙率为30-90％，孔隙平均直径为0.01-800微米。5.根据权利要求1所述的一种具有长效抗菌功能的骨填充材料，其特征在于，所述聚赖氨酸盐为ε-聚赖氨酸和/或ε-聚赖氨酸盐酸盐；所述聚天冬氨酸盐为聚天冬氨酸、聚天冬氨酸纳或者它们的组合物。6.权利要求1～5所述的骨填充材料用于预防或阻止术后骨感染的骨折或骨缺损填充和骨感染骨折或骨感染致骨缺损的填充的用途。7.一种具有长效抗菌功能的骨填充材料的制备方法，其特征在于，把可降解多孔生物陶瓷浸泡到浓度为0.01-60％的聚赖氨酸盐水溶液中，浸泡时间为10-120分钟，必要时可对盛装有多孔生物陶瓷的聚赖氨酸盐水溶液的容器进行密闭抽真空，以使聚赖氨酸盐充分进入多孔生物陶瓷内，然后取出多孔生物陶瓷并干燥，即可获得装载聚赖氨酸盐的多孔生物陶瓷作为骨填充材料；聚赖氨酸盐平均分子量为1300-6000，聚天冬氨酸盐平均分子量为1000-10000；可降解多孔生物陶瓷为多孔陶瓷支架，孔隙率为30-90％，孔隙平均直径为0.01-800微米。8.一种具有长效抗菌功能的骨填充材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)可降解多孔生物陶瓷的制备(1a)混合挤压浆料H的配制：把水、海藻酸钠，磷酸钙纳米粒子、磷酸盐和平均直径为1-100微米的高分子微球按照重量比为100:(0.1-0.4):(10-30):(0.05-0.5):(1-40)配制成混合浆料，并使用氨水调节混合浆料的pH值，最终获得pH≥7的混合挤压浆料H；(1b)磷酸钙小球前驱体Q的制备：将混合挤压浆料H装入到含有直径为0.1-6毫米的喷嘴和活塞的密闭容器内，然后对活塞施加推力，使装盛在密闭容器中的混合挤压浆料H从喷嘴挤出，获得小球，形成的小球滴入含有浓度为0.02-5mol/l钙盐、pH≥7的水溶液中固化成固体小球；然后把固体小球从含钙盐的水溶液中分离出来，然后在水或氨水溶液中浸泡1-72小时，除去固体小球中的纳离子，获得磷酸钙小球前驱体Q；(1c)高温烧结：将磷酸钙小球前驱体Q在空气中烧结，先是以1-5度/分钟程序升温至1000度，然后在1000-1150度保温1-6小时，最后自然降温到室温，获得磷酸钙多孔小球；(1d)硫酸钙表面包覆：把制备的磷酸钙多孔小球浸泡到温度为25-100度、pH为2-5、浓
度为0.05-5mol/l的硫酸盐水溶液中，浸泡时间为1-48小时，然后取出多孔小球并用去离子水清洗和干燥，最终获得以磷酸钙为基底、厚度为0.5-800微米的硫酸钙盐包覆在磷酸钙表面的磷酸钙多孔小球；该多孔小球平均直径为0.3-7毫米，孔隙丰富，且孔隙的平均孔径为0.1-100微米，孔隙率为30-90％；(2)把多孔小球浸泡到浓度为0.01-60％的聚赖氨酸盐水溶液中，浸泡时间为10-120分钟，必要时可对盛装有多孔小球的聚赖氨酸盐水溶液的容器进行密闭抽真空，以使聚赖氨酸盐充分进入多孔小球内，...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪友良，
申请(专利权)人：陶合体科技苏州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：