复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷及其制备和使用方法技术

本发明专利技术提供了一种复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷及其制备和使用方法，复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法包括：使用浓度从低到高的胶原蛋白液在磷酸钙陶瓷颗粒表面形成交联胶原涂层，得到包裹在磷酸钙陶瓷颗粒表面的交联胶原衣，接着与胶原蛋白液混合后冷冻干燥，得到复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体，随后使用胶原蛋白液浸泡涂层后冷冻干燥，得到具有胶原蛋白包裹层的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷。本发明专利技术的技术方案提高了复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的修复能力和降解性能，避免了在临床使用过程中磷酸钙陶瓷颗粒脱落而引发的无菌性炎症，且利用形状和大小的可塑性及使用的便利性，解决了生物陶瓷在临床应用中遇到的诸多问题。

Calcium phosphate bioceramics with composite collagen and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷及其制备和使用方法
本专利技术涉及生物医用材料领域，特别涉及一种复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷及其制备和使用方法。
技术介绍
生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的一类陶瓷材料，直接用于人体或与人体相关的领域。作为生物陶瓷材料，需要具备良好的生物相容性、力学配比度、与生物组织有亲和性和抗血栓，灭菌后具有稳定的物理和化学性质。磷酸钙生物陶瓷(CalciumPhosphateBioceramics，CaP)具有与人体骨组织相似的无机成分，以及兼备多种优良的生物学特性而被广泛应用于骨科、口腔科、眼科、整形科、五官科、脑外科及组织工程等领域的骨组织修复。随着材料制造技术的进步，对其它材料及因子的认识和开发，磷酸钙生物陶瓷的应用形式也日趋多样化，包括致密型、多孔型以及致密和多孔相结合的增强型陶瓷。陶瓷多孔结构的发展从不规则孔隙到生物仿生孔隙，再到精确可控的规则孔隙，形成的类型有颗粒状、条状、块状、楔形体等。但是，多孔陶瓷在临床应用过程中也遇到诸多问题，例如，材料力学强度是否满足使用部位的要求，材料形态和尺寸与使用部位是否相匹配，深部植入的完好性和有效性如何，如何避免材料颗粒撒落引发的炎症以及如何提高植骨材料的疗效等等。显而易见，由于孔隙结构的介入及磷酸钙陶瓷自身的脆性特点，势必会降低此类材料的力学性能，从而制约将此类生物陶瓷材料用作承力骨组织的修复应用。因此有技术报道通过材料复合技术以提高陶瓷材料的力学性能，且已有研究致力于开发制备胶原蛋白基或以其作为添加相的生物材料用作骨组织的修复，例如，外国专利(WO93/12736)公开了一种矿化胶原蛋白用作骨组织修复的方法，但其仅适用于非承力部位骨组织创伤修复。其中，胶原蛋白(Collagen)是一种天然的聚合物，它是人体皮肤和骨头的主要有机成分，是骨基质中含量最丰富的蛋白质。而且，胶原蛋白具有优良的生物相容性及低免疫力，适合作为新骨细胞贴附生长的基质，是一种用于骨组织修复的理想材料。因此，如何对现有生物陶瓷的制备工艺和结构进行改进，以使得生物陶瓷能够解决其在临床应用过程中遇到的诸多问题成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷及其制备和使用方法，使得复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的修复能力和降解性能得到提高；也使得磷酸钙陶瓷颗粒能够更好地被包埋和固定在海绵状的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体中，磷酸钙陶瓷颗粒和胶原蛋白之间保持紧密连接和团聚，且海绵状的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体被包裹在胶原蛋白包裹层中，有效避免了在临床使用过程中磷酸钙陶瓷颗粒脱落而引发的无菌性炎症；而且，避免了交联剂在复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷内残留而引起的副作用。为实现上述目的，本专利技术提供了一种复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法，包括：步骤S1，筛选所需的磷酸钙陶瓷颗粒；步骤S2，配置至少一种浓度的胶原蛋白液；步骤S3，按照步骤S2中得到的所有所述胶原蛋白液的浓度从低到高的顺序，依次使用相应浓度的所述胶原蛋白液在所述磷酸钙陶瓷颗粒的表面形成相应的交联胶原涂层，且当步骤S2中所有所述胶原蛋白液的浓度数量为两种及两种以上时，使用后一种浓度的胶原蛋白液形成的交联胶原涂层是基于使用前一种浓度的胶原蛋白液形成的交联胶原涂层而形成，最终形成的交联胶原涂层构成包裹在所述磷酸钙陶瓷颗粒表面的交联胶原衣；步骤S4，具有所述交联胶原衣的磷酸钙陶瓷颗粒与步骤S2中得到的最高浓度的胶原蛋白液按预设比例搅拌混合后，灌入模具中进行冷冻干燥，以得到海绵状的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体，所述预设比例取决于所述复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体中胶原蛋白与磷酸钙生物陶瓷的重量百分比；步骤S5，将海绵状的所述复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体使用所述最高浓度的胶原蛋白液浸泡涂层后，进行冷冻干燥，以得到表面具有一定厚度的胶原蛋白包裹层的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷。可选的，在所述步骤S1中，筛选出所需的化学组成、材料结构、颗粒粒径和形态的所述磷酸钙陶瓷颗粒，并将所述磷酸钙陶瓷颗粒采用纯水和/或酒精清洗至少一次后烘干。可选的，所述磷酸钙陶瓷颗粒的化学组成包括羟基磷灰石、β-磷酸三钙、α-磷酸三钙和双相磷酸钙中的一种或至少两种的组合。可选的，所述磷酸钙陶瓷颗粒的材料结构包括多孔型或密质型或混合型；所述磷酸钙陶瓷颗粒的粒径为10μm～10mm；所述磷酸钙陶瓷颗粒的形态包括规则颗粒或非规则颗粒或规则颗粒与非规则颗粒的混合物。可选的，在所述步骤S2中，将可溶性的胶原蛋白放入定量的注射用水中，经搅拌和/或震荡和/或加温后，再进行不同程度的稀释，以得到两种及两种以上浓度的胶原蛋白液。可选的，所述胶原蛋白为I型或II型或二者的混合物，配置的胶原蛋白液的浓度数量范围在三种到数十种之间。可选的，进行不同程度的稀释之前得到的所述胶原蛋白液的浓度为1wt％～10wt％；进行不同程度的稀释后得到的所述胶原蛋白液的浓度包括0.01wt％-0.05wt％和0.05wt％～0.1wt％。可选的，在步骤S3中，使用某浓度的胶原蛋白液在所述磷酸钙陶瓷颗粒表面形成相应的交联胶原涂层的步骤包括：将前一步骤得到的磷酸钙陶瓷颗粒放入所述浓度的胶原蛋白液中，进行第一次浸泡；捞出第一次浸泡后的磷酸钙陶瓷颗粒，并对第一次浸泡后的磷酸钙陶瓷颗粒进行紫外线和/或γ射线照射以及烘干处理，以得到所述浓度下裹在所述磷酸钙陶瓷颗粒表面的首次交联胶原涂层；将具有所述浓度下的所述首次交联胶原涂层的所述磷酸钙陶瓷颗粒再放入到所述浓度的胶原蛋白液中，进行第二次浸泡；捞出第二次浸泡后的磷酸钙陶瓷颗粒，并通过真空加热方式对第二次浸泡后的磷酸钙陶瓷颗粒进行脱水交联，以得到所述浓度下裹在所述磷酸钙陶瓷颗粒表面的第二次交联胶原涂层，所述第二次交联胶原涂层为使用所述浓度的胶原蛋白液在所述磷酸钙陶瓷颗粒表面形成的交联胶原涂层。可选的，所述第一次浸泡和所述第二次浸泡的工艺条件相同。可选的，所述第一次浸泡和所述第二次浸泡的工艺条件均包括：浸泡温度为20℃～25℃，环境气压为负一个大气压，浸泡时间为1.5h～2.5h。可选的，所述紫外线照射的工艺条件包括：采用光源的波长为200nm～320nm，所述光源与所述第一次浸泡后的磷酸钙陶瓷颗粒之间的距离为30cm～100cm，照射时间为1h～5h；所述烘干处理的工艺条件包括：烘干温度为40℃～60℃，烘干时间为10h～15h。可选的，使用真空加温炉实现所述真空加热的方式，且所述真空加温炉中的工艺条件包括：加热温度为100℃～120℃，反应时间为1天～5天。可选的，在所述步骤S4中，所述复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体中的胶原蛋白与磷酸钙生物陶瓷的重量百分比为1wt％～50wt％。可选的，在所述步骤S5中，所述胶原蛋白包裹层的厚度为0.01mm～1mm，所述复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的体积为1mm3～900cm3。本专利技术还提供了一种复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷，采用本专利技术提供的所述复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法制备。本专利技术还提供了一种本专利技术的所述复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的使用方法，对所述的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷进行剪切，以改变所述的复合胶原蛋白的磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，筛选所需的磷酸钙陶瓷颗粒；步骤S2，配置至少一种浓度的胶原蛋白液；步骤S3，按照步骤S2中得到的所有所述胶原蛋白液的浓度从低到高的顺序，依次使用相应浓度的所述胶原蛋白液在所述磷酸钙陶瓷颗粒表面形成相应的交联胶原涂层，且当步骤S2中所有所述胶原蛋白液的浓度数量为两种及两种以上时，使用后一种浓度的胶原蛋白液形成的交联胶原涂层是基于使用前一种浓度的胶原蛋白液形成的交联胶原涂层而形成，最终形成的交联胶原涂层构成包裹在所述磷酸钙陶瓷颗粒表面的交联胶原衣；步骤S4，具有所述交联胶原衣的磷酸钙陶瓷颗粒与步骤S2中得到的最高浓度的胶原蛋白液按预设比例搅拌混合后，灌入模具中进行冷冻干燥，以得到海绵状的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体，所述预设比例取决于所述复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体中胶原蛋白与磷酸钙生物陶瓷的重量百分比；步骤S5，将海绵状的所述复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体使用所述最高浓度的胶原蛋白液浸泡涂层后，进行冷冻干燥，以得到表面具有一定厚度胶原蛋白包裹层的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，筛选所需的磷酸钙陶瓷颗粒；步骤S2，配置至少一种浓度的胶原蛋白液；步骤S3，按照步骤S2中得到的所有所述胶原蛋白液的浓度从低到高的顺序，依次使用相应浓度的所述胶原蛋白液在所述磷酸钙陶瓷颗粒表面形成相应的交联胶原涂层，且当步骤S2中所有所述胶原蛋白液的浓度数量为两种及两种以上时，使用后一种浓度的胶原蛋白液形成的交联胶原涂层是基于使用前一种浓度的胶原蛋白液形成的交联胶原涂层而形成，最终形成的交联胶原涂层构成包裹在所述磷酸钙陶瓷颗粒表面的交联胶原衣；步骤S4，具有所述交联胶原衣的磷酸钙陶瓷颗粒与步骤S2中得到的最高浓度的胶原蛋白液按预设比例搅拌混合后，灌入模具中进行冷冻干燥，以得到海绵状的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体，所述预设比例取决于所述复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体中胶原蛋白与磷酸钙生物陶瓷的重量百分比；步骤S5，将海绵状的所述复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的前驱体使用所述最高浓度的胶原蛋白液浸泡涂层后，进行冷冻干燥，以得到表面具有一定厚度胶原蛋白包裹层的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷。2.如权利要求1所述的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，筛选出所需的化学组成、材料结构、颗粒粒径和形态的所述磷酸钙陶瓷颗粒，并将所述磷酸钙陶瓷颗粒采用纯水和/或酒精清洗至少一次后烘干。3.如权利要求2所述的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法，其特征在于，所述磷酸钙陶瓷颗粒的化学组成包括羟基磷灰石、β-磷酸三钙、α-磷酸三钙和双相磷酸钙中的一种或至少两种的组合。4.如权利要求2所述的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法，其特征在于，所述磷酸钙陶瓷颗粒的材料结构包括多孔型或密质型或混合型；所述磷酸钙陶瓷颗粒的粒径为10μm～10mm；所述磷酸钙陶瓷颗粒的形态包括规则颗粒或非规则颗粒或规则颗粒与非规则颗粒的混合物。5.如权利要求1所述的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，将可溶性的胶原蛋白放入定量的注射用水中，经搅拌和/或震荡和/或加温后，再进行不同程度的稀释，以得到两种及两种以上浓度的胶原蛋白液。6.如权利要求5所述的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷制备的方法，其特征在于，所述胶原蛋白为I型或II型或二者的混合物，配置的胶原蛋白液的浓度数量范围在三种到数十种之间。7.如权利要求5所述的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法，其特征在于，进行不同程度的稀释之前得到的所述胶原蛋白液的浓度为1wt％～10wt％；进行不同程度的稀释后得到的所述胶原蛋白液的浓度包括0.01wt％-0.05wt％和0.05wt％～0.1wt％。8.如权利要求1所述的复合胶原蛋白的磷酸钙生物陶瓷的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢建熙，卢霄，王臻，金芳纯，高旭，姚宸维，
申请(专利权)人：上海贝奥路生物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31