CN101322858B - 一种引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料及其制备方法 - Google Patents
一种引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101322858B CN101322858B CN200810058677.5A CN200810058677A CN101322858B CN 101322858 B CN101322858 B CN 101322858B CN 200810058677 A CN200810058677 A CN 200810058677A CN 101322858 B CN101322858 B CN 101322858B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- calcium
- hydroxyapatite
- suspension
- degradable
- collagen protein
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 title claims description 12
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims abstract description 45
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims abstract description 45
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims abstract description 44
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims abstract description 26
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 26
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 46
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 30
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 23
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 23
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 23
- LUEWUZLMQUOBSB-FSKGGBMCSA-N (2s,3s,4s,5s,6r)-2-[(2r,3s,4r,5r,6s)-6-[(2r,3s,4r,5s,6s)-4,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-[(2r,4r,5s,6r)-4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)oxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](OC3[C@H](O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]3O)CO)[C@@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O LUEWUZLMQUOBSB-FSKGGBMCSA-N 0.000 claims description 20
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L Phosphate ion(2-) Chemical compound OP([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 17
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 17
- 235000019700 dicalcium phosphate Nutrition 0.000 claims description 17
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 17
- 229920002581 Glucomannan Polymers 0.000 claims description 16
- 229940046240 glucomannan Drugs 0.000 claims description 16
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 14
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 claims description 11
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 11
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 235000019691 monocalcium phosphate Nutrition 0.000 claims description 7
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 6
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 claims description 6
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 claims description 3
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 claims description 3
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 claims description 3
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 claims description 3
- PMMYEEVYMWASQN-DMTCNVIQSA-N Hydroxyproline Chemical compound O[C@H]1CN[C@H](C(O)=O)C1 PMMYEEVYMWASQN-DMTCNVIQSA-N 0.000 claims description 3
- ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N L-Proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 claims description 3
- ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P L-argininium(2+) Chemical compound NC(=[NH2+])NCCC[C@H]([NH3+])C(O)=O ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P 0.000 claims description 3
- DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N L-asparagine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(N)=O DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 3
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 3
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 claims description 3
- HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N L-histidine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N 0.000 claims description 3
- KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N L-lysine Chemical compound NCCCC[C@H](N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N 0.000 claims description 3
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 claims description 3
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PMMYEEVYMWASQN-UHFFFAOYSA-N dl-hydroxyproline Natural products OC1C[NH2+]C(C([O-])=O)C1 PMMYEEVYMWASQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 claims description 3
- HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N histidine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229960002591 hydroxyproline Drugs 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FGMPLJWBKKVCDB-UHFFFAOYSA-N trans-L-hydroxy-proline Natural products ON1CCCC1C(O)=O FGMPLJWBKKVCDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 claims description 2
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L calcium hydrogenphosphate Chemical compound [Ca+2].OP([O-])([O-])=O FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 7
- 229920002752 Konjac Polymers 0.000 abstract description 24
- 235000010485 konjac Nutrition 0.000 abstract description 24
- 239000012620 biological material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 241001312219 Amorphophallus konjac Species 0.000 abstract 2
- 235000001206 Amorphophallus rivieri Nutrition 0.000 abstract 2
- 229920000057 Mannan Polymers 0.000 abstract 2
- 239000000252 konjac Substances 0.000 abstract 2
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 40
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 20
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 17
- UUVBYOGFRMMMQL-UHFFFAOYSA-N calcium;phosphoric acid Chemical compound [Ca].OP(O)(O)=O UUVBYOGFRMMMQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 239000007777 multifunctional material Substances 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 2
- SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-2-(trifluoromethoxy)pyridine Chemical compound FC(F)(F)OC1=CC=C(Br)C=N1 SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 229920001287 Chondroitin sulfate Polymers 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 1
- 208000028990 Skin injury Diseases 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-RWOPYEJCSA-N beta-D-mannose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-RWOPYEJCSA-N 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical group 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229940059329 chondroitin sulfate Drugs 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000036548 skin texture Effects 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明公开了一种引导骨组织再生修复的可降解支架材料及其制备方法，属于生物材料制备技术领域。本发明以可降解的生物材料魔芋葡甘聚糖、羟基磷灰石/胶原蛋白或磷酸钙/胶原蛋白复合粉或是羟基磷灰石或磷酸钙为主要原料。将魔芋葡甘聚糖粉与羟基磷灰石/胶原蛋白或磷酸钙/胶原蛋白复合粉或是羟基磷灰石或磷酸钙加入碱性凝胶剂水溶液中，经充分加热后形成凝胶，然后经冷冻干燥制备出可降解多孔支架材料。该材料不仅制备工艺简单，成本低，而且所制备的生物材料生物相容性好。经细胞实验表明：该材料可在骨科手术中普遍使用，是一种促进并诱导骨组织修复的、抗菌的、在体内降解速率可调的多孔材料，在外科手术中具有广泛的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物工程材料及其制备方法，尤其涉及一种骨组织修复再生的可降解材料，属于生物工程材料技术领域。
背景技术
当今，骨支架发展的方向是研究具有三维多孔状，有一定的机械强度能支撑生理压力，按可控制的速度进行降解，且具有良好的生物相容性的骨支架材料。
人的自然骨是由羟基磷灰石(HAP)与胶原(Col)组成的。所以国内外对胶原、羟基磷灰石及两者的复合用于骨支架进行了大量的研究。证明胶原、羟基磷灰石及两者的复合骨支架具有良好的生物相容性及骨传导性，是良好的骨修复材料。现在国内外对于骨支架的研究主要集中在羟基磷灰石及胶原的复合支架，如日本的Masanori Kikuchi等人，以及国内清华大学的崔福斋教授，四川大学的张兴栋教授，都制作出了胶原/羟基磷灰石复合骨支架。但胶原存在降解太快的问题，于是有了对胶原进行交联改性，提高了胶原的降解性能，但仍存在着脆性较大的问题。而且这些支架都是采用压实的办法成型，没有形成多孔的形态，不利于细胞的粘附与增殖。
魔芋葡甘聚糖(简称KGM)是魔芋块茎中所含的储备性多糖，可食用。一般认为由β-D-葡萄糖和β-D-甘露糖以2∶3的摩尔比，主要通过β-1，4糖苷键连接起来的高分子多糖。在甘露糖C-3位上还存在短支链结构，C-6位上存在乙酰基团(约每19个糖残基上存在一个乙酰基)，这些乙酰基的存在控制着分子水溶性的大小。其分子式与纤维素和壳聚糖分子式相似。天然的魔芋葡甘聚糖易溶于水，不溶于甲醇、乙醇、丙酮、***等有机溶剂。魔芋葡甘聚糖有良好的成型性能。在碱性条件下，pH达9～10以上，加热，能形成凝胶。该凝胶对热稳定，即使在100℃下重复加热，其凝胶强度变化不大，甚至在加热到200℃以上时，也仍然保持稳定。因此，这种凝胶称为热稳定或热不可逆凝胶。目前以葡甘聚糖为基载体已有广泛的应用，而且以葡甘聚糖为基的细胞播植支架材料已经取得了一些进展。刘学旭、王碧等进行了胶原/葡甘聚糖/硫酸软骨素复合膜对全层皮肤损伤修复的研究，结果表明这种复合物生物相容性良好、有促进皮肤结构再生的能力且无明显的免疫排斥反应。所以利用魔芋葡甘聚糖良好的成型性能、胶原与羟基磷灰石良好的骨传导性能制备复合骨支架材料，有望成为一种新型的性能良好的骨修复材料。
发明内容
本发明的目的是以可降解的生物材料魔芋葡甘聚糖、羟基磷灰石/胶原蛋白或磷酸钙/胶原蛋白复合粉或是羟基磷灰石或磷酸钙为主要原料，将魔芋葡甘聚糖粉与羟基磷灰石/胶原蛋白或磷酸钙/胶原蛋白复合粉或是羟基磷灰石或磷酸钙加入碱性凝胶剂水溶液中，经充分加热后形成凝胶，然后经冷冻干燥制备出可降解多孔支架材料。该材料含有以下成分：
魔芋葡甘聚糖(KGM)，羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙粉末，或羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙与胶原蛋白的复合粉，支架的各组分所占比例为：[KGM]∶[CalHm(PO4)n(OH)o]∶[Col]＝(0.1wt％～25wt％)∶(2.5wt％～20wt％)∶(0wt％～5wt％)，CalHm(PO4)n(OH)o代表羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙和磷酸二氢钙粉末，其中l＝1～9，m＝0～4，n＝1～6，o＝0～1。所述的胶原蛋白为I型胶原蛋白(Col)，其肽链由甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、酸性氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺)、碱性氨基酸(赖氨酸、精氨酸、组氨酸)及其他氨基酸组成，然后每三条肽链螺旋形成螺旋结构。
魔芋葡甘聚糖的分子式为：
分子量为1万到300万道尔顿；CalHm(PO4)n(OH)o代表羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙和磷酸二氢钙粉末，其中l＝1～9，m＝0～4，n＝1～6，o＝0～1。而本专利所采用的胶原蛋白为I型胶原蛋白(Col)，其肽链由甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、酸性氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺)、碱性氨基酸(赖氨酸、精氨酸、组氨酸)及其他氨基酸组成，然后每三条肽链螺旋形成螺旋结构。
本发明的引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料不仅制备工艺简单，成本低，而且所制备的生物材料生物相容性好。经细胞实验表明：该材料可在骨科手术中普遍使用，是一种促进并诱导骨组织修复的、抗菌的、在体内降解速率可调的多功能材料，且使用方便，便于推广和应用。
本发明的材料按下述步骤制备得到：
(1)将羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙与胶原蛋白的复合粉或是羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙粉末加入碱性溶液中，制成1wt％～50wt％的悬浮液，其最佳范围为2.5wt％～20wt％。
(2)将质量比为悬浊液0.1wt％～25wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入悬浊液中均匀混合，其最佳范围为1.25wt％～10wt％，制得冻胶状混合物。
(3)将上述冻胶状混合物在40℃～100℃水浴中恒温12小时～72小时，得到凝胶体。将凝胶体置于蒸馏水中浸泡至pH值到7。然后将凝胶体放入低温冰箱中冷冻，冷冻温度为-1℃～-40℃。最后采用冷冻干燥法干燥。
本发明中所述的碱性溶液采用氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的任意一种，浓度在0.01wt％～10wt％。
本发明先采用魔芋葡甘聚糖高分子网络凝胶法制备出复合凝胶体，再采用冷冻干燥法制备出可降解多孔支架材料。
本发明所制备的多孔支架材料抗压强度在0.1MP～10MP，开孔率在30％～99％，孔径大小在50μm-999μm，其中100μm-700μm孔径比例可以达到1％-99％。
本专利中所有的质量分数(wt％)都为所用材料与水量的比。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果：本发明采用组织相容性好的可降解生物材料魔芋葡甘聚糖、磷酸钙(或羟基磷灰石)或是磷酸钙/胶原蛋白(或羟基磷灰石/胶原蛋白)为基本原料。制备工艺简单，成本低。所制备的骨组织修复材料拥有较高的开孔率，而且拥有较高的抗压强度。经细胞实验表明：该材料可在骨科手术中普遍使用，是一种促进并诱导骨组织修复的、抗菌的、在体内降解速度可调的多功能材料，在外科手术中具有广泛的应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明，但发明并不限于此。本专利中所有的质量分数(wt％)都为所用材料与水量的比。
本发明中所使用的羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙与胶原蛋白的复合粉或是羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙粉末其粒径是由纳米到微米级。
实施例1 将1wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入0.01wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将0.1wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入40℃水浴中熟化72小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-10℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例2 将1wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入0.1wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将5wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入40℃水浴中熟化72小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-10℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例3：将1wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入1wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将25wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入40℃水浴中熟化72小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-20℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例4：将10wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入10wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将0.1wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入60℃水浴中熟化36小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-20℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例5：将10wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入0.01wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将5wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入60℃水浴中熟化36小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-30℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例6：将10wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入0.1wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将25wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入60℃水浴中熟化36小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-30℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例7：将50wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入1wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将0.1wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入80℃水浴中熟化24小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-40℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例8：将50wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入10wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将5wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入80℃水浴中熟化24小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-40℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例9：将50wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入0.01wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将25wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入70℃水浴中熟化24小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-20℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例10：将10wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入0.2wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将6wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入70℃水浴中熟化24小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-20℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例11：将1wt％的羟基磷灰石粉加入0.01wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将0.1wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入40℃水浴中熟化72小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-10℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例12：将10wt％的磷酸钙粉加入0.1wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将1wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入40℃水浴中熟化72小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-10℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例13：将20wt％的磷酸氢钙粉加入1wt％的氨水溶液中搅拌均匀，将5wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入60℃水浴中熟化36小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-10℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例14：将30wt％的磷酸二氢钙粉加入2wt％的碳酸钠中搅拌均匀，将10wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入60℃水浴中熟化36小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-20℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例15：将40wt％的缺钙羟基磷灰石粉加入6wt％的碳酸氢钠中搅拌均匀，将15wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入70℃水浴中熟化24小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-20℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例16：将50wt％的羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入8wt％的碳酸铵中搅拌均匀，将20wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入70℃水浴中熟化24小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-20℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例17：将40wt％的磷酸钙胶原蛋白复合粉加入10wt％的碳酸氢铵中搅拌均匀，将25wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入80℃水浴中熟化24小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-30℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例18：将30wt％的磷酸氢钙胶原蛋白复合粉加入8wt％的氢氧化钾中搅拌均匀，将20wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入80℃水浴中熟化24小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-30℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例19：将20wt％的磷酸二氢钙胶原蛋白复合粉加入6wt％的氢氧化钠中搅拌均匀，将15wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入90℃水浴中熟化12小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-30℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
实施例20：将10wt％的缺钙羟基磷灰石胶原蛋白复合粉加入4wt％的氢氧化钙中搅拌均匀，将10wt％的魔芋葡甘聚糖粉加入搅拌均匀直至形成冻胶。将冻胶放入100℃水浴中熟化12小时，然后用蒸馏水洗至中性。在-40℃中冷冻，最后采用冷冻干燥制得所需支架。
Claims (8)
1.一种引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料，其特征在于该材料含有以下成分：魔芋葡甘聚糖(KGM)、羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙粉末，或羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙与胶原蛋白[Col]的复合粉，其中
(1)将羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙与胶原蛋白的复合粉，或是羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙粉末加入碱性凝胶剂水溶液中，制成1wt％～50wt％的悬浮液；
(2)将质量百分比为悬浮液0.1wt％～25wt％的魔芋葡甘聚糖加入悬浮液中均匀混合，制得冻胶状混合物；
(3)将上述冻胶状混合物在40℃～100℃水浴中恒温12小时～72小时，得到凝胶体；将凝胶体置于蒸馏水中浸泡至pH值到7，然后将凝胶体放入低温冰箱中冷冻，冷冻温度为-1℃～-40℃，最后采用冷冻干燥法干燥；
所述的可降解多孔支架材料抗压强度在0.1MP～10MP，开孔率在30％～99％，孔径大小在50μm-999μm，其中100μm-700μm孔径比例为1％-99％；
所述质量百分比wt％都为所用材料与水量之比，
所述的魔芋葡甘聚糖(KGM)的分子量为1万到300万道尔顿；
所述的胶原蛋白为I型胶原蛋白，其肽链由甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸及其他氨基酸组成，然后每三条肽链螺旋形成螺旋结构；
所述的羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙粉末或其与胶原蛋白的复合粉的粒径是由纳米到微米级。
2.按照权利要求1所述的引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料，其特征在于所述的碱性氨基酸为赖氨酸、精氨酸或组氨酸；所述的酸性氨基酸为天冬氨酸、谷氨酸或天冬酰胺。
4.按照权利要求1所述的引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料，其 特征在于：步骤[2]中将质量百分比为悬浮液1.25wt％～10wt％的魔芋葡甘聚糖加入悬浮液均匀混合。
5.按照权利要求1所述引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：
(1)将羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙与胶原蛋白的复合粉，或是羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙粉末加入碱性凝胶剂水溶液中，制成1wt％～50wt％的悬浮液；
(2)将质量百分比为悬浮液0.1wt％～25wt％的魔芋葡甘聚糖加入悬浮液中均匀混合，制得冻胶状混合物；
(3)将上述冻胶状混合物在40℃～100℃水浴中恒温12小时～72小时，得到凝胶体；将凝胶体置于蒸馏水中浸泡至pH值到7，然后将凝胶体放入低温冰箱中冷冻，冷冻温度为-1℃～-40℃，最后采用冷冻干燥法干燥。
6.按照权利要求5所述的引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料的制备方法，其特征在于：步骤[1]中制成2.5wt％～20wt％的悬浮液。
7.按照权利要求5所述的引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料的制备方法，其特征在于：所述的碱性凝胶剂水溶液采用氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的任意一种，浓度在0.01wt％～10wt％。
8.按照权利要求5所述的引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料的制备方法，其特征在于：先采用魔芋葡甘聚糖高分子网络凝胶法制备出复合凝胶体，再采用冷冻干燥法制备出可降解多孔支架材料。
9.按照权利要求5所述的引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料的制备方法，其特征在于：步骤[2]是将质量百分比为悬浮液1.25wt％～10wt％的魔芋葡甘聚糖加入悬浮液中均匀混合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810058677.5A CN101322858B (zh) | 2008-07-14 | 2008-07-14 | 一种引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810058677.5A CN101322858B (zh) | 2008-07-14 | 2008-07-14 | 一种引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101322858A CN101322858A (zh) | 2008-12-17 |
| CN101322858B true CN101322858B (zh) | 2013-06-12 |
Family
ID=40186656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200810058677.5A Expired - Fee Related CN101322858B (zh) | 2008-07-14 | 2008-07-14 | 一种引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101322858B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201003656D0 (en) * | 2010-03-05 | 2010-04-21 | Tigenix Ltd | Fabrication process |
| CN101966348B (zh) * | 2010-09-21 | 2014-03-26 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 掺锶羟基磷灰石胶原复合材料及其应用和制备方法 |
| CN103958666B (zh) * | 2011-11-29 | 2020-01-10 | 加利福尼亚大学董事会 | 用于三维组织培养和工程化的葡甘聚糖支架 |
| CN105439110A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-03-30 | 中国科学院金属研究所 | 一种Sr和Mg元素掺杂的非晶磷灰石材料和晶体磷灰石材料 |
| KR102183048B1 (ko) * | 2017-06-19 | 2020-11-25 | 주식회사 나이벡 | 골조직 재생을 위한 일체형 바이오소재 및 그 제조방법 |
| CN113545998B (zh) * | 2020-04-24 | 2023-09-19 | 上海睿星医疗器材有限公司 | 羟基磷灰石和胶原蛋白组合物及其用于祛痣、祛斑、降低色素沉着、美白的用途 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6350463B1 (en) * | 1998-05-23 | 2002-02-26 | Andre Bieniarz | Method of treatment for premature rupture of membranes in pregnancy (PROM) |
| CN1544097A (zh) * | 2003-11-27 | 2004-11-10 | 四川大学 | 一种生物医用材料及其制备方法和用途 |
| CN1799644A (zh) * | 2005-12-07 | 2006-07-12 | 浙江大学 | 可注射聚乳酸微载体/壳聚糖水凝胶复合支架的制备方法 |
-
2008
- 2008-07-14 CN CN200810058677.5A patent/CN101322858B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6350463B1 (en) * | 1998-05-23 | 2002-02-26 | Andre Bieniarz | Method of treatment for premature rupture of membranes in pregnancy (PROM) |
| CN1544097A (zh) * | 2003-11-27 | 2004-11-10 | 四川大学 | 一种生物医用材料及其制备方法和用途 |
| CN1799644A (zh) * | 2005-12-07 | 2006-07-12 | 浙江大学 | 可注射聚乳酸微载体/壳聚糖水凝胶复合支架的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101322858A (zh) | 2008-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101322858B (zh) | 一种引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料及其制备方法 | |
| Lu et al. | Development of genipin-crosslinked and fucoidan-adsorbed nano-hydroxyapatite/hydroxypropyl chitosan composite scaffolds for bone tissue engineering | |
| Shaheen et al. | Effect of cellulose nanocrystals on scaffolds comprising chitosan, alginate and hydroxyapatite for bone tissue engineering | |
| CN101322857B (zh) | 一种复合骨组织工程多孔支架材料及其制备方法 | |
| CN102321271B (zh) | 一种生物活性壳聚糖基多孔支架的制备方法 | |
| CN102526798B (zh) | 可注射复合骨水泥及其制备方法 | |
| CN103386150B (zh) | 葡甘聚糖/壳聚糖引导组织再生复合膜的制备方法和应用 | |
| CN101524557A (zh) | 抗溃散的磷酸钙骨水泥及其制备方法与应用 | |
| Ding et al. | A freeze-thawing method applied to the fabrication of 3-d curdlan/polyvinyl alcohol hydrogels as scaffolds for cell culture | |
| CN100591366C (zh) | 一种生物活性的止血、骨缺损修复材料 | |
| CN106798949B (zh) | 一种多孔羟基磷灰石骨修复材料及其制备方法 | |
| CN104001211B (zh) | 一种骨组织工程复合多孔支架材料及其制备方法 | |
| CN101810881B (zh) | 丝胶蛋白/羟基磷灰石复合多孔支架的制备方法 | |
| CN1785443A (zh) | 应用变性淀粉提高磷酸钙骨水泥抗溃散性能的方法 | |
| CN110869065B (zh) | 包含硅酸钙的***例如骨、牙本质或牙髓再生材料 | |
| CN114028620A (zh) | 一种矿化人工骨膜及其制备方法和应用 | |
| CN102430154A (zh) | 含碳纳米管的三维多孔支架材料的制备方法 | |
| Khan et al. | (Hydroxypropyl) methylcellulose mediated synthesis of highly porous composite scaffolds for trabecular bone repair applications | |
| CN113368311A (zh) | 具有形状记忆的羟基磷灰石/聚氨酯多孔骨修复材料 | |
| CN108478874B (zh) | 一种羟乙基壳聚糖纳米复合骨支架材料的制备方法 | |
| CN100556467C (zh) | 吸收性骨止血剂 | |
| CN106512099B (zh) | 壳聚糖基仿生骨组织工程支架及其制备方法 | |
| Nadarajan et al. | Fabrication of 3D-printed bone scaffold of natural hydroxyapatite from fish bones in polylactic acid composite | |
| Albu et al. | Biocomposites based on collagen and phosphorylated dextran for bone regeneration | |
| CN108553686A (zh) | 一种纳米骨组织支架材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130612 Termination date: 20190714 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |