【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医用材料领域，具体地，涉及一种重组胶原蛋白仿生人工骨及其制备方法和应用。
技术介绍
1、骨缺损是由骨折、成骨不全或骨质疏松等原因引起的骨科常见疾病。据相关统计，骨组织是当前全世界第二大所需移植的组织，每年大约有四百万人需要骨移植物或骨替代材料用于治疗骨缺损，骨类疾病现已占50岁以上老年人慢性疾病的一半，其治疗成为当前一项巨大的临床挑战。自体骨移植是理想的治疗手段，具有骨传导和骨诱导的特性，但风险高、骨源少且术后在供体部位易出现严重疼痛和并发症。所以，建立有效的骨再生治疗方法，精准治疗骨类疾病，具有重要的临床应用意义。
2、骨骼由胶原蛋白纤维形成的网状支架和均匀附着在支架上的纳米羟基磷灰石组成。胶原蛋白和羟基磷灰石复合形成的骨结构具有良好微观形貌和机械性能。羟基磷灰石作为人体骨骼的主要无机成分，具有良好的生物活性和骨传导性，能与人体骨组织形成牢固的骨整合。羟基磷灰石可以通过氯化钙和磷酸根离子的化学沉积法制备，该方法操作简单，安全性高，且无有毒物质的产生。羟基磷灰石为代表的生物陶瓷材料植入物的生物活性和骨整合能力好，但纯羟基磷灰石材料在力学性能和微观结构上与人骨存在显著的差异、机械强度差、脆性较大以及降解速率与自体骨不匹配。胶原蛋白是人体骨骼的主要有机成分，目前市售产品多为动物源胶原蛋白和羟基磷灰石复合作用，进行骨缺损处的填充。动物胶原蛋白主要来源为猪皮、猪蹄和牛跟腱等动物组织，存在病毒隐患，制备纯度低，带来免疫反应以及潜在传染病等缺点。动物胶原蛋白在酸性溶液中才能够完全溶解，实现和羟基磷灰石的复合作用
3、重组i型、iii型人源化胶原蛋白是利用dna重组技术及微生物发酵法制备所得的胶原蛋白，其氨基酸序列可根据需求进行设计改进。重组人源化胶原蛋白的基因序列与人的基因序列高度一致，组织相容性良好，有文献（10.16190/j.cnki.45-1211/r.2018.03.011）报道，将重组人源胶原蛋白用于深度烧伤患者创面的愈合中，重组人源胶原蛋白能够将因烧伤所致断裂的胶原纤维重新连接起来，合成新的iii型人源胶原蛋白，促进创面的愈合，减少瘢痕增生，证明重组人源化胶原蛋白可以被人体直接吸收并参与构建胶原，帮助进行组织修复和部位填充。
4、但目前尚未有报道披露重组i型、iii型人源化胶原蛋白在骨修复材料领域中的具体用途。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种重组胶原蛋白仿生人工骨及其制备方法和应用，本专利技术所提供的仿生人工骨拓宽了胶原基骨材料在骨修复中的应用，使其可以应用于骨科和口腔科等的骨缺损修复。
2、为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是：
3、技术主题一：
4、本专利技术提供一种重组胶原蛋白仿生人工骨，制备方法如下：
5、s1、重组胶原蛋白交联修饰：配制重组胶原蛋白溶液，向其中加入nhs溶液和edc溶液，得到交联修饰的重组胶原蛋白水凝胶，向其中加等质量纯化水，均质机打散后真空冷冻干燥，得到重组胶原蛋白冻干品；
6、s2、矿化重组胶原蛋白制备：向s1所得冻干品中加水，充分溶胀后搅拌打散，加入氯化钙溶液和磷酸二氢钠溶液，最后加氢氧化钠溶液调ph=8~10，得到白色悬浊液后静置使其充分矿化，得到矿化重组胶原蛋白混合液；
7、s3、成型：将s2所得混合液装入透析袋，进行透析，离心收集沉淀，将所得沉淀置于模具中真空冷冻干燥，得到重组胶原蛋白仿生人工骨；
8、所述胶原蛋白溶液包括重组i型人源化胶原蛋白溶液或重组i型、iii型人源化胶原蛋白混合溶液。
9、作为本专利技术的进一步实施方案，s1所述胶原蛋白溶液中胶原蛋白的质量分数为5%~15%。
10、作为本专利技术的进一步实施方案，s1所述重组i型、iii型人源化胶原蛋白混合溶液中重组iii型人源化胶原蛋白质量占比不超过胶原蛋白总质量的1/9。
11、作为本专利技术的进一步实施方案，s1所述edc溶液浓度为0.5~2m；所述nhs溶液浓度为0.5~2m；所述edc与胶原蛋白的加入量之比为0.0005~0.002mol：1g；所述edc与nhs的摩尔比为1：1~2。
12、作为本专利技术的进一步实施方案，所述真空冷冻干燥程序为：预冻温度-30~-25℃冷冻干燥4~6h，然后在-10~0℃冷冻干燥25~30h，最后在20~25℃解析干燥8~10h；真空冷冻干燥过程中的真空度为300~400μbar。
13、作为本专利技术的进一步实施方案，s2所述冻干品与水的质量比为0.3~1：100。
14、作为本专利技术的进一步实施方案，s2所述氯化钙溶液浓度为0.05~0.3m；所述磷酸二氢钠溶液浓度为0.05~0.2m；钙离子与s1得到的冻干品的加入量之比为0.002~0.005mol：1g；磷酸根离子与钙离子的摩尔比为3：5~6。
15、作为本专利技术的进一步实施方案，s3所述透析为：将透析袋置于去离子水中，在2~6℃条件下低温透析3天，每天更换3次水；所述透析袋截留分子量为1000~3000da。
16、技术主题二：
17、本专利技术提供一种所述重组胶原蛋白仿生人工骨的制备方法。
18、技术主题三：
19、本专利技术提供一种所述重组胶原蛋白仿生人工骨在制备骨缺陷填充修复产品中的应用，所述骨缺陷包括四肢各类闭合性骨折骨缺损、脊椎骨缺损、颌面外科手术的骨缺损、牙科手术的骨缺损和/或颅骨缺损。
20、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
21、1、本专利技术提供一种采用交联修饰的重组胶原蛋白的方案，将重组人源化胶原蛋白采用化学交联的方式制备成交联修饰的重组胶原蛋白，增加后期仿生骨材料的机械强度和延长降解时间，多种类型重组人源化胶原蛋白的复合作用具有更优异的组织支持和修复能力，可更显著发挥促成骨效果。
22、2、本专利技术采用交联修饰重组胶原蛋白和羟基磷灰石模拟物均匀分布共沉积，所得材料与天然骨的成分接近（无机物与有机物比例约为65:35），提高细胞的成骨分化能力，有助于缺损骨的再生。
23、3、本专利技术用可溶性盐氯化钙/磷酸二氢钠代替不可溶的羟基磷灰石，对重组胶原蛋白进行矿化反应，使胶原蛋白的利用率提高，发挥更好的成骨效果。
24、4、本专利技术所得仿生人工骨材料具有良好的生物相容性：本专利技术所得仿生人工骨材料所用两种重组人源化胶原蛋白的氨基酸序列与人体自身的胶原蛋白氨基酸序列特定功能区一致，且两种胶原蛋白具有优异的细胞黏附效果，将其应用于人体，避免了产生免疫排斥和过敏反应；同时材料在制备过程中所用原料均无细胞毒性，无任何病毒隐患和免疫原性，具有良好的生物安全性，能广泛应用于医药、医疗器械和组织工程等领域。
25、5、本专利技术所得仿生人工骨材料具有高度的仿生特性：本专利技术所得仿生人工骨材料具有与人体骨骼相匹配的机械性能、孔隙率和合适的体外降解率，可诱导本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，制备方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，S1所述胶原蛋白溶液中胶原蛋白的质量分数为5%~15%。
3.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，S1所述重组I型、III型人源化胶原蛋白混合溶液中重组III型人源化胶原蛋白质量占比不超过胶原蛋白总质量的1/9。
4.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，S1所述EDC溶液浓度为0.5~2M；所述NHS溶液浓度为0.5~2M；所述EDC与胶原蛋白的加入量之比为0.0005~0.002mol：1g；所述EDC与NHS的摩尔比为1：1~2。
5.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，所述真空冷冻干燥程序为：预冻温度-30~-25℃冷冻干燥4~6h，然后在-10~0℃冷冻干燥25~30h，最后在20~25℃解析干燥8~10h；真空冷冻干燥过程中的真空度为300~400μbar。
6.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在
7.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，S2所述氯化钙溶液浓度为0.05~0.3M；所述磷酸二氢钠溶液浓度为0.05~0.2M；钙离子与S1得到的冻干品的加入量之比为0.002~0.005mol：1g；磷酸根离子与钙离子的摩尔比为3：5~6。
8.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，S3所述透析为：将透析袋置于去离子水中，在2~6℃条件下低温透析3天，每天更换3次水；所述透析袋截留分子量为1000~3000Da。
9.一种如权利要求1~8任一项所述重组胶原蛋白仿生人工骨的制备方法。
10.一种如权利要求1~8任一项所述重组胶原蛋白仿生人工骨在制备骨缺陷填充修复产品中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，制备方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，s1所述胶原蛋白溶液中胶原蛋白的质量分数为5%~15%。
3.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，s1所述重组i型、iii型人源化胶原蛋白混合溶液中重组iii型人源化胶原蛋白质量占比不超过胶原蛋白总质量的1/9。
4.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，s1所述edc溶液浓度为0.5~2m；所述nhs溶液浓度为0.5~2m；所述edc与胶原蛋白的加入量之比为0.0005~0.002mol：1g；所述edc与nhs的摩尔比为1：1~2。
5.根据权利要求1所述的一种重组胶原蛋白仿生人工骨，其特征在于，所述真空冷冻干燥程序为：预冻温度-30~-25℃冷冻干燥4~6h，然后在-10~0℃冷冻干燥25~30h，最后在20~25℃解析干燥8~1...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐兰举，刘鑫，李华，齐磊，
申请(专利权)人：河北纳科生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。