一种三维生物支架材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三维生物支架材料及制备方法，其制备方法为：将胶原溶液放置在模具中在‑80～‑79℃下进行冷冻干燥获得多孔胶原海绵，将多孔胶原海绵在50～150kg压力的条件下压制30～300s获得致密胶原膜；向胶原溶液中添加磷酸制备成胶原‑磷酸氢二钠溶液，向胶原‑磷酸氢二钠溶液中滴加氢氧化钙悬浊液制备成胶原‑羟基磷灰石复合物，将胶原‑羟基磷灰石复合物加入至胶原溶液中获得胶原‑羟基磷灰石复合悬液；向模具中依次放入致密胶原膜、胶原‑羟基磷灰石复合悬液和致密胶原膜，然后将模具置于‑80～‑79℃下进行冷冻干燥获得前驱体；将前驱体放入至交联剂溶液中进行交联反应后，再进行冷冻干燥即可获得三维生物支架材料。

Three dimensional biological scaffold material and preparation method thereof

The invention discloses a three-dimensional biological scaffold material and a preparation method. The preparation method is as follows: freeze-drying porous collagen sponge is obtained by placing collagen solution in a mould at 80 to 79 degrees C, and compact collagen film is obtained by pressing porous collagen sponge under 50 to 150 kg pressure for 30 to 300 seconds; Collagen-hydroxyapatite composite was prepared by adding phosphoric acid to prepare collagen-disodium hydrogen phosphate solution and dropping calcium hydroxide suspension into collagen-disodium hydrogen phosphate solution. Collagen-hydroxyapatite composite suspension was obtained by adding collagen-hydroxyapatite complex to collagen solution. Dense glue was put into the mould in turn. The original membrane, collagen-hydroxyapatite composite suspension and compact collagen membrane were then freeze-dried at 80 to 79 C to obtain the precursor. The precursor was put into the cross-linking agent solution for cross-linking reaction, and then freeze-dried to obtain three-dimensional biological scaffold materials.

【技术实现步骤摘要】
一种三维生物支架材料及制备方法
本专利技术涉及一种用于颌骨修复的三维生物支架材料及制备方法。
技术介绍
颌骨对维持面部形态和行使咀嚼功能具有重要作用，由外伤、肿瘤、炎症、手术等因素造成的颌骨缺损，给患者带来巨大痛苦和沉重的经济负担，骨移植仍然是临床首选治疗方案，但存在自体骨源有限、需开辟第二手术野等缺点。近些年来，具有良好骨传导性能的天然或合成材料在临床上得到了广泛应用，但由于缺乏骨诱导功能，主要应用于牙周骨缺损、种植牙周骨缺损等小型、非负重部位的骨修复。因此，研发具有骨传导和骨诱导双重功能的新型生物支架是目前骨再生领域亟需解决的关键问题。良好的骨传导性能是理想生物支架的必备要素之一，是引导骨组织再生的关键。从仿生学角度而言，由羟基磷灰石和胶原成分复合构建的支架因具有与天然骨最为相似的结构和化学组成，因此也被认为是最有前途的生物支架。羟基磷灰石具有良好的骨传导性和生物相容性，纳米级别的羟基磷灰石还具有一定的骨诱导作用，但单纯用其合成的支架具有脆性大、降解慢的缺点；而单纯的胶原支架存在生物力学差、降解过快的问题。同时在临床应用中，生物支架材料植入骨缺损区域后，与骨断端接触的材料内有骨性组织长入，而其它部位则有更多的纤维软组织生长，因此，如何最大限度减少软组织生长而增加骨性组织生长是设计支架材料的关键。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种三维生物支架材料的制备方法，该制备方法制备的生物支架材料不仅具有适宜的生物力学性能和生物降解速率，而且具有一定的组织屏障作用和诱导骨形成作用。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种三维生物支架材料的制备方法，(1)将胶原溶液1放置在模具1中在-80～-79℃下进行冷冻干燥获得多孔胶原海绵，将多孔胶原海绵在50～150kg压力的条件下压制30～300s获得致密胶原膜；(2)向胶原溶液2中添加磷酸制备成胶原-磷酸氢二钠溶液，向胶原-磷酸氢二钠溶液中滴加氢氧化钙悬浊液制备成胶原-羟基磷灰石复合物，将胶原-羟基磷灰石复合物加入至胶原溶液3中获得胶原-羟基磷灰石复合悬液；(3)向模具2中依次放入致密胶原膜、胶原-羟基磷灰石复合悬液和致密胶原膜，然后将模具2置于-80～-79℃下进行冷冻干燥获得前驱体；(4)将前驱体放入至交联剂溶液中进行交联反应后，再进行冷冻干燥即可获得三维生物支架材料。采用本专利技术的方法能够制备成三层结构的三维生物支架材料，其中，两侧为胶原组成的致密层，起到支撑和组织屏障作用，中间为胶原-羟基磷灰石组成的疏松层，起到引导骨组织长入和诱导骨形成的作用。无论疏松层还是致密层均为胶原材料或含有胶原材料，能够使三维生物支架材料同时具有适宜的生物力学性能及适宜的生物降解速率。本专利技术的目的之二是提供一种上述制备方法获得的三维生物支架材料。本专利技术的目的之三是提供一种拥有修复颌骨缺损功能的三维生物支架，由上述三维生物支架材料制备。本专利技术的有益效果为：本专利技术制备的三维生物支架材料为中间疏松、两侧致密的三层结构，使三维生物支架材料同时具有适宜的生物力学性能及适宜的生物降解速率。同时致密层的存在可以作为天然屏障，有效阻挡软组织的侵入，而疏松层可以吸附更多生长因子聚集，高效诱导新骨形成。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为实施例1制备的支架材料的结构表征图片，其中，a为外观照片，b为扫描电镜照片；图2为实施例1制备的支架材料修复兔颅骨缺损术后2、6月时的电子计算机断层扫描(CT)图片，其中，a为空白对照组术后2个月，b为支架材料植入术后2个月，c为空白对照组术后6个月，d为支架材料植入术后6个月，所述空白对照是指不植入任何材料；图3为实施例1制备的支架材料修复兔颅骨缺损术后2、6月时的组织学检查(HE染色)图片，其中，a为支架材料植入后2个月，b为空白对照组术后2个月，c为支架材料植入术后6个月，d为空白对照组术后6个月，所述空白对照是指不植入任何材料。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本申请中涉及的“1、2、3……”并不是为了限定采用材料的先后顺序，仅仅为了区别材料名称。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在现有胶原材料或羟基磷灰石不能同时具备适宜的生物力学性能及适宜的生物降解速率的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种三维生物支架材料及制备方法。本申请的一种典型实施方式，提供了一种三维生物支架材料的制备方法，(1)将胶原溶液1放置在模具1中在-80～-79℃下进行冷冻干燥获得多孔胶原海绵，将多孔胶原海绵在50～150kg压力的条件下压制30～300s获得致密胶原膜；(2)向胶原溶液2中添加磷酸制备成胶原-磷酸氢二钠溶液，向胶原-磷酸氢二钠溶液中滴加氢氧化钙悬浊液制备成胶原-羟基磷灰石复合物，将胶原-羟基磷灰石复合物加入至胶原溶液3中获得胶原-羟基磷灰石复合悬液；(3)向模具2中依次放入致密胶原膜、胶原-羟基磷灰石复合悬液和致密胶原膜，然后将模具2置于-80～-79℃下进行冷冻干燥获得前驱体；(4)将前驱体放入至交联剂溶液中进行交联反应后，再进行冷冻干燥即可获得三维生物支架材料。采用本的方法能够制备成三层结构的三维生物支架材料，其中，两侧为致密层，起到支撑和组织屏障作用作用，中间为疏松层，起到骨诱导的作用，无论疏松层还是致密层均为胶原材料或含有胶原材料，能够使三维生物支架材料同时具有适宜的生物力学性能及适宜的生物降解速率。优选的，步骤(1)中，控制胶原溶液1在模具1中的高度为2～10mm。胶原溶液1、胶原溶液2和胶原溶液3的浓度可以相同，也可以不同。优选的，胶原溶液1的浓度为5～15mg/mL，胶原溶液2的浓度为5～15mg/mL，胶原溶液3的浓度为5～15mg/mL。为了获得结构更为规整的三层结构，优选的，模具1和模具2的规格相同。优选的，步骤(2)中，磷酸的浓度为0.02～0.2mol/L。制备胶原-磷酸氢二钠溶液的搅拌速率为30～180rpm，搅拌时间为5～300min。优选的，步骤(2)中，氢氧化钙悬浊液的浓度为0.01～0.025g/mL。氢氧化钙悬浊液的滴加速率为0.5～5mL/min。制备胶原-羟基磷灰石复合物的搅拌速率为30～180rpm，滴加氢氧化钙悬浊液的搅拌时间为30min。搅拌静止后密封静止24～72小时，以4000～8000rpm的速度进行离心分离，得到胶原-羟基磷灰石复合物。胶原与羟基磷灰石的质量比为3:3.5～7。优选的，步骤(3)中，控制胶原-羟基磷灰石复合悬液模具2的厚度为2～10mm。优选的，步骤(4)中，采用的交联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维生物支架材料的制备方法，其特征是，(1)将胶原溶液1放置在模具1中在‑80～‑79℃下进行冷冻干燥获得多孔胶原海绵，将多孔胶原海绵在50～150kg压力的条件下压制30～300s获得致密胶原膜；(2)向胶原溶液2中添加磷酸制备成胶原‑磷酸氢二钠溶液，向胶原‑磷酸氢二钠溶液中滴加氢氧化钙悬浊液制备成胶原‑羟基磷灰石复合物，将胶原‑羟基磷灰石复合物加入至胶原溶液3中获得胶原‑羟基磷灰石复合悬液；(3)向模具2中依次放入致密胶原膜、胶原‑羟基磷灰石复合悬液和致密胶原膜，然后将模具2置于‑80～‑79℃下进行冷冻干燥获得前驱体；(4)将前驱体放入至交联剂溶液中进行交联反应后，再进行冷冻干燥即可获得三维生物支架材料。

【技术特征摘要】
1.一种三维生物支架材料的制备方法，其特征是，(1)将胶原溶液1放置在模具1中在-80～-79℃下进行冷冻干燥获得多孔胶原海绵，将多孔胶原海绵在50～150kg压力的条件下压制30～300s获得致密胶原膜；(2)向胶原溶液2中添加磷酸制备成胶原-磷酸氢二钠溶液，向胶原-磷酸氢二钠溶液中滴加氢氧化钙悬浊液制备成胶原-羟基磷灰石复合物，将胶原-羟基磷灰石复合物加入至胶原溶液3中获得胶原-羟基磷灰石复合悬液；(3)向模具2中依次放入致密胶原膜、胶原-羟基磷灰石复合悬液和致密胶原膜，然后将模具2置于-80～-79℃下进行冷冻干燥获得前驱体；(4)将前驱体放入至交联剂溶液中进行交联反应后，再进行冷冻干燥即可获得三维生物支架材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤(1)中，控制胶原溶液1在模具1中的高度为2～10mm。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，胶原溶液1的浓度为5～15mg/mL，胶原溶液2的浓度为5～15mg/mL，胶原溶液3的浓度为5～15mg/mL。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤(2)中，磷酸的浓度为0.02～0.2mol/L。制备胶原-磷酸氢二钠溶液的搅拌速率为30～180rpm，搅拌时间为5～300min。...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈万业，孙明霞，王秀霞，赵洪石，刘超，彭化海，刘少华，董作青，宋晓彬，
申请(专利权)人：山东大学齐鲁医院，
类型：发明
国别省市：山东,37