具有组织增氧功能的骨修复材料及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种具有组织增氧功能的骨修复材料及其用途，由明胶改性的α‑TCP与PLGA包裹的PFOB微粒溶胶按照2.5‑3.4g/ml的比例配制而成。本发明专利技术提供的明胶改性的α‑磷酸三钙（α‑TCP）添加增氧剂全氟正辛基溴烷（PFOB）颗粒，达到组织增氧的功能，解决组织创伤后恢复血供前的细胞给氧问题，安全性高。本发明专利技术还提供了上述修复材料的用途，制备的人工骨支架、骨水泥骨修复材料具有增氧功能，能够解决人工骨支架、骨水泥在移植初期缺乏血供的问题，为细胞增殖提供必要的氧气，加快组织愈合的速度；其制备方法简单，符合临床使用的需求，具有广阔的应用前景。

Bone repair materials with tissue oxygenation function and its application

【技术实现步骤摘要】
具有组织增氧功能的骨修复材料及其应用
本专利技术涉及一种具有组织增氧功能的骨修复材料，具体涉及一种具有组织增氧功能的骨修复材料及其应用，明胶改性的α-磷酸三钙（α-TCP）添加增氧剂全氟正辛基溴烷（PFOB）颗粒，达到组织增氧的功能，解决组织创伤后恢复血供前的细胞给氧问题。本方法属于生物医药材料领域，所制备的材料可广泛应用于骨组织的修复。
技术介绍
由于创伤、肿瘤、感染、先天性缺陷、骨质疏松等原因造成的骨折和骨缺损一直是临床难题之一，一些骨自修复无法愈合的病例需要采用骨移植手术治疗，但是由于自体骨来源缺乏，容易造成二次创伤等原因，采用骨替代材料是一个必然的手段。目前应用的骨替代材料主要有金属材料、聚合物材料和无机材料几类，分别有其各自的优缺点。其中磷酸钙类骨填充物，由于其与人体骨骼成分最为接近，且与组织相容性良好，可用于临床骨缺损的修复和替换。目前，无论是3D打印骨组织支架、填充颗粒，还是可注射型骨水泥，在植入体内后都存在一个组织供氧的问题，尤其是较大型的支架和填充物，深入组织内部后缺少氧气供给，在组织恢复血供前，细胞生长受到不同程度的影响，从而影响到创伤愈合的速度。针对这一问题，我们专利技术了一种具有组织增氧功能的骨修复材料，采用α-TCP添加PFOB颗粒，为植入骨修复材料的组织生长提供氧气。PFOB是一种全氟碳乳剂，具有较好的溶氧能力，且安全无毒，用聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）纳米颗粒包裹，使其便于添加，更加稳定缓释。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术目的在于：提供一种具有组织增氧功能的骨修复材料。本专利技术的再一目的在于：提供上述具有组织增氧功能的骨修复材料的用途。本专利技术目的通过如下技术方案来实现：具有组织增氧功能的骨修复材料，由明胶改性的α-TCP与PLGA包裹的PFOB微粒溶胶按照2.5-3.4g/ml的比例配制而成。本专利技术用明胶改性的α-TCP添加增氧剂全氟正辛基溴烷（PFOB）颗粒，达到组织增氧的功能，解决组织创伤后恢复血供前的细胞给氧问题。该材料能为组织生长提供特定的富氧生物环境，使得组织细胞在尚未恢复血供的窗口期能够较好的增殖，尤其是对于较大较深的创伤移植，可以增加骨修复手术的恢复速度和成功率。在上述方案基础上，所述的明胶改性的α-TCP依下述方法制得：α-TCP粉末与质量百分含量0.05-0.5%明胶水溶液按1g/2mL的比例混合，使α-TCP粉末负载明胶质量分数为0.1-1%，1000-1500rpm高速搅拌0.5h，进行冷冻干燥，制得α-TCP粉末产物。在上述方案基础上，所述的α-TCP粉末依下述方法获得：(1)将磷酸氢钙和碳酸钙按摩尔比2:1混合均匀，用超纯水为球磨介质，400rpm球磨混合，混合时间2-4h，混合后的悬浊液置于130℃烘箱中干燥，得混合料；(2)上述混合料置于1250-1400℃马弗炉中高温煅烧2-4h，取出在鼓风环境中急速冷却，得到α-TCP粉末，将α-TCP粉末以无水乙醇为球磨介质450rpm球磨混合，混合时间2-4h，球磨后的悬浊液使用旋转蒸发仪除去乙醇，置于60℃烘箱中干燥，得α-TCP粉末。将所述的α-TCP粉末与50℃热水中搅拌溶解的质量百分含量0.05-0.5%明胶水溶液混合后高速搅拌。在上述方案基础上，所述的PLGA包裹的PFOB微粒溶胶（PLGA-PFOB）依下述步骤制备：将2mg/ml聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA、2mg/ml聚乳酸-羟基乙酸共聚物-聚乙二醇（PLGA-PEG），80μl/ml司盘80（S80）/二氯甲烷（DCM）（3/17，体积比）溶于80μl/mlDCM中，然后与0.8ml/ml水混合，加入15-30μl/ml纯度大于99%的PFOB，先用匀浆机匀浆1min(冰浴)，再超声3min，超声3s停10s，功率为50%；用匀浆机匀浆10min(匀浆1min停1min)后在室温搅拌3h，再用医用氧气向乳剂中充氧5-10分钟得PLGA包裹的PFOB微粒溶胶。本专利技术提供上述具有组织增氧功能的骨修复材料的用途，用于骨支架，制备步骤为：将明胶改性的α-TCP粉末与PLGA包裹的PFOB微粒溶胶按照2.5-3.4g/ml的比例配制，混合均匀后置于模具中制成特定形状，待其固化后即为骨支架。本专利技术提供上述具有组织增氧功能的骨修复材料的另一种用途，用于骨水泥，制备步骤为：将明胶改性的α-TCP粉末与PLGA包裹的PFOB微粒溶胶按照2.5-3.4g/ml的比例配制，调成均匀糊状，置于骨水泥配套手术器械中，可用于任意形状的骨损伤填充。本专利技术提供上述具有组织增氧功能的骨修复材料的又一种用途，作为3D打印耗材，制备方法如下：将明胶改性的α-TCP粉末与PLGA包裹的PFOB微粒溶胶按照2.5-3.4g/ml的比例，添加于3D打印设备中，作为3D打印用耗材，用于打印多种个性化定制增材制造产品。本专利技术安全性高，制备的骨修复材料具有增氧功能，能够解决人工骨支架、骨水泥在移植初期缺乏血供的问题，为细胞增殖提供必要的氧气，加快组织愈合的速度；其制备方法简单，符合临床使用的需求，具有广阔的应用前景。本专利技术的优点在于：（1）本专利技术所有采用原料均是已批准在用的医用材料，通过特殊的工艺步骤使得其具有特定的功能，安全性高；（2）本专利技术制备的骨修复材料具有增氧功能，能够解决人工骨支架、骨水泥在移植初期缺乏血供的问题，为细胞增殖提供必要的氧气，加快组织愈合的速度；（3）本专利技术制备的骨修复材料适用于多种骨修复物，如骨支架、骨水泥、增材制造所需材料。其制备方法简单，符合临床使用的需求，具有广阔的应用前景。附图说明图1为具有组织增氧功能的骨修复材料微观电镜图；图2为骨支架外观图。具体实施方式以下通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本专利技术的进一步说明，而不限制本专利技术的范围。实施例11、明胶改性的α-TCP制备(1)将磷酸氢钙和碳酸钙按摩尔比2:1混合均匀。所述混合方式为超纯水，球磨介质下400rpm球磨混合，混合时间2-4h，混合后的悬浊液置于130℃烘箱中干燥。(2)上述干燥后的原料置于1250-1400℃马弗炉中高温煅烧2-4h，取出在鼓风环境中急速冷却，得到α-TCP粉末。将产物以无水乙醇为球磨介质450rpm进行球磨2-4h，球磨后的悬浊液使用旋转蒸发仪除去乙醇，置于60℃烘箱中干燥。(3)配制质量分数为0.05-0.5%的明胶水溶液。所述配制方法为50℃加热下的搅拌溶解，搅拌方式为磁力搅拌或机械搅拌。将球磨后的α-TCP粉末与上述明胶溶液按1g/2mL的比例混合，使α-TCP粉末负载明胶质量分数为0.1-1%，1000-1500rpm高速搅拌0.5h，进行冷冻干燥，制备得到明胶改性的α-TCP粉末。2、PLGA包裹的PFOB微粒制备（PLGA-PFOB）把5mgPLGA、5mg聚乳酸-羟基乙酸共聚物-聚乙二醇（PLGA-PEG）、200μl司班80（S80）/二氯甲烷（DCM）（3/17，体积比）溶于200μlDCM中，然后与2ml水混合，加入15-30μl/ml纯度大于99%的PFOB。先用匀浆机匀浆1min(冰浴)，再超声3min，超声3s停10s，功率为50%。用匀浆机匀浆10min(匀浆1min停1min)后在室温搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有组织增氧功能的骨修复材料，由明胶改性的α‑TCP与PLGA包裹的PFOB微粒溶胶按照2.5‑3.4g/ml的比例配制而成。

【技术特征摘要】
1.具有组织增氧功能的骨修复材料，由明胶改性的α-TCP与PLGA包裹的PFOB微粒溶胶按照2.5-3.4g/ml的比例配制而成。2.根据权利要求1所述的具有组织增氧功能的骨修复材料，其特征在于：所述的明胶改性的α-TCP依下述方法制得：α-TCP粉末与质量百分含量0.05-0.5%明胶水溶液按1g/2mL的比例混合，使α-TCP粉末负载明胶质量分数为0.1-1%，1000-1500rpm高速搅拌0.5h，进行冷冻干燥，制得α-TCP粉末产物。3.根据权利要求2所述的具有组织增氧功能的骨修复材料，其特征在于：所述的α-TCP粉末依下述方法获得：(1)将磷酸氢钙和碳酸钙按摩尔比2:1混合均匀，用超纯水为球磨介质，400rpm球磨混合，混合时间2-4h，混合后的悬浊液置于130℃烘箱中干燥，得混合料；(2)上述混合料置于1250-1400℃马弗炉中高温煅烧2-4h，取出在鼓风环境中急速冷却，得到α-TCP粉末，将α-TCP粉末以无水乙醇为球磨介质450rpm球磨混合，混合时间2-4h，球磨后的悬浊液使用旋转蒸发仪除去乙醇，置于60℃烘箱中干燥，得α-TCP粉末。4.根据权利要求3所述的具有组织增氧功能的骨修复材料，其特征在于：将所述的α-TCP粉末与50℃热水中搅拌溶解的质量百分含量0.05-0.5%明胶水溶液混合后高速搅拌。5.根据权利要求1所述的具有组织增氧功能的骨修复材料，其特征在于：所述的PLGA包裹的PFOB微粒溶胶（PLGA-PFOB）依下述步骤制备：将2...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，王萍，杨迪诚，朱君，王杰，严一楠，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31