制造钙化组织替代物的方法技术

本发明专利技术涉及一种钙化组织替代物的制造方法，所述的方法包括：将磨碎的珍珠母、磷酸一钙和水反应生成透钙磷石；研磨所述的透钙磷石；在磷酸氢二钠溶液中磨碎的珍珠母与磨碎的透钙磷石反应。本发明专利技术还涉及通过该方法制造的钙化组织替代物，所述的钙化组织替代物在修复钙化组织中的用途和用于递送钙化组织的输送装置。

Methods of manufacturing calcified tissue substitutes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造钙化组织替代物的方法领域本专利技术涉及钙化组织替代物的制造。背景由感染、创伤、炎症和肿瘤和先天性病因引起的缺陷是最常见的骨科和牙科疾病，需要进行广泛的手术治疗。已经开发了许多骨替代物作为可注射和可植入形式使用的医疗装置，但是其中大多数缺乏足够的骨传导性和骨诱导性。尽管如此，骨替代物在骨科和牙科领域具有广泛的临床应用，每年的市场价值超过80亿美元。珍珠母(nacre)已被证明可以诱导骨骼愈合，这可以追溯到玛雅时代。据记载，珍珠母和珍珠含有微量元素和生物活性蛋白，可以诱导骨形成。然而，珍珠母中碳酸钙的快速降解速率限制了其作为可植入或可注射的骨替代物的应用。因此，需要用于修复钙化组织的改进的组合物。用于修复钙化组织的多孔材料的产生是改善材料组成的基本设计标准。当前，有两种主要的多孔材料–预制多孔材料和多孔结构是在植入后原位产生的多孔材料。通常，预制的多孔材料比相应的固体材料显示出较弱的机械强度，而原位多孔材料在组分降解后可能遭受不受控制的机械破坏。应当理解，如果在本文中引用了任何现有技术出版物，则该引用并不意味着承认该出版物构成了澳大利亚或任何其它国家的本领域公知常识的一部分。概括本专利技术利用多钙盐吸收梯度，其在钙化组织替代物中逐渐形成孔，从而在体内诱导新的骨形成，而不损害钙化组织替代物的机械性能。因此，第一方面提供了一种制造钙化组织替代物的方法，该方法包括：-将磨碎的珍珠母、磷酸一钙和水反应生成透钙磷石(brushite)；-研磨所述的透钙磷石；-在磷酸氢二钠溶液中将磨碎的珍珠母与磨碎的透钙磷石反应。当通过第一方面的方法生产时，第二方面提供了钙化组织替代物。第三个方面提供了磨碎的珍珠母、磷酸一钙和水在制造用于修复钙化组织的钙化组织替代物中的用途。第四方面提供了一种修复钙化组织的方法，该方法包括使钙化组织与第二方面所述的替代物接触。第四方面的替代形式提供了第二方面所述的替代物，其用于修复钙化组织的方法中，该方法包括使钙化组织与替代物接触。在任一方面的实施方式中，钙化组织是牙齿或骨骼。第五方面提供了一种输送装置，所述的装置包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室包括磨碎的珍珠母，所述第二腔室包括磨碎的透钙磷石，其中，通过将磨碎的珍珠母、磷酸一钙和水反应来制备磨碎的透钙磷石，研磨所述的透钙磷石，其中该装置适于将磨碎的珍珠母和磨碎的透钙磷石同时递送到反应附近，从而使磨碎的珍珠母和磨碎的透钙磷石在磷酸氢二钠溶液存在下进行反应。附图说明图1是实施例1的方法的示意图。图2包括显示根据实施例2制造的钙化组织替代物的机械特性的柱状图。图2A和图2B分别显示根据实施例2制备的钙化的组织替代物(珍珠母-正磷酸钙(nacre-calciumorthophosphate)盐颗粒)和多孔市售产品(SKELITETM)的压缩峰值载荷(N)和压缩强度(MPa)。图3是在BSE模式下以3.39kX放大倍数收集的扫描电子显微镜(SEM)显微照片，其显示根据实施例制备的钙化组织替代物(珍珠母-正磷酸钙盐颗粒)的表面。较浅的灰色箭头指向正磷酸钙环绕的珍珠母颗粒，较深的灰色箭头指向正磷酸钙包覆的珍珠母颗粒，这种差异提供了不同的吸收速率，并有助于在钙化组织替代物中逐渐形成孔。图4是以7.39kX的放大倍数在BSE模式下收集的SEM显微照片，其显示了根据实施例制备的钙化组织替代物(珍珠母-正磷酸钙盐颗粒)的表面。显微照片显示正磷酸钙环绕的珍珠母颗粒。可以观察到未反应的珍珠母结构。图5包括HeLa细胞的激光共聚焦扫描显微镜显微照片，所述HeLa细胞在根据实施例2使用比例为6：9：5的珍珠母颗粒、透钙磷石颗粒和磷酸四钙制备的钙化组织替代物A(青绿色)上培养了24小时。细胞膜中的F-肌动蛋白用荧光鬼笔环肽标记(红色)，细胞核用Hoechst(蓝色)标记。A.细胞的表面形态。B.细胞粘附于钙化组织替代物的3D结构，白色箭头标识细胞，细胞核和钙化组织替代物。C.附着在钙化组织替代物上的单个细胞的升高，用白色箭头标识该细胞、细胞核和钙化组织替代物。图6包括MLO-Y4细胞的激光共聚焦扫描显微镜显微照片和分析，所述MLO-Y4细胞在根据实施例2使用比例为10：5：5的珍珠母颗粒、透钙磷石颗粒和磷酸四钙制备的钙化组织替代物E(青绿色)上培养了72小时。用荧光鬼笔环肽标记细胞膜中的F-肌动蛋白(红色)。A.细胞粘附于钙化组织替代物的3D结构。B.显示骨细胞的树突过程(dendriticprocess)的单个细胞对钙化组织替代物的粘附的3D结构，白色箭头标识了该细胞、树突过程和钙化组织替代物。图7是MLO-Y4细胞的激光共聚焦扫描显微镜显微照片和分析，所述MLO-Y4细胞在根据实施例2使用比例为6：9：5的珍珠母颗粒、透钙磷石颗粒和磷酸四钙制备的钙化组织替代物A(青绿色)上培养了72小时。用荧光鬼笔环肽标记细胞膜中的F-肌动蛋白(红色)。显微照片显示了骨细胞的树突状连接(网络)。白色箭头标识树突状连接和细胞。图8显示了在根据实施例2制备的钙化组织替代物(珍珠母-正磷酸钙材料)上培养最长72小时的MC3T3细胞的细胞活力的柱状图。使用比色MTS测定法测定细胞活力。图9显示在根据实施例2(分别以6:9:5,8:7:5和10:5:5的比例)制备的钙化组织替代物A，C和E(珍珠母-正磷酸钙材料)上培养7天和14天的MC3T3细胞的细胞ALP活性的柱状图。根据制造商的说明，使用ALP微孔板检测试剂盒(南京建诚生物工程研究所，南京，中国)定量测定对硝基苯酚(对硝基苯酚磷酸酯水解的黄色终产物)的含量来确定成骨细胞分化标志物碱性磷酸酶(ALP)的活性。图10包括显示羟基磷灰石和珍珠母-正磷酸钙的体内生物降解率(随时间的重量损失百分比)的折线图(A)，和羟基磷灰石和珍珠母-正磷酸钙的降解材料的裸眼形态(B)。*表示珍珠母-正磷酸钙和羟磷灰石之间的统计学差异(P<0.05)。图11包括显示实施例2的第4部分的兔股骨皮质骨上的骨缺损的动物模型的外科手术过程的照片。图11A示出了麻醉兔子的手术位置和剃刮。图11B显示了兔子的术前准备。图11C示出了在干骺端区域远端的股骨皮质骨的暴露。图11D示出了钻孔以制造人造骨缺损。图11E示出了骨缺损的基本形状，其是圆形且固定的皮质骨缺损。图11F示出了骨缺损的直径为5mm。图11G显示了珍珠母-正磷酸钙植入的骨缺损。图11H显示了羟基磷灰石植入的骨缺损。图11I示出了缝合切口。图12包括动物模型的成像确认。圆圈突出显示了骨缺损部位。图12A是珍珠母-正磷酸钙植入组的X射线图像。图12B是羟基磷灰石植入组的X射线图像。图12C是空白对照组的X射线图像。图12D是手术对照组的样品的Micro-CT扫描，其清晰地显示出骨缺损的直径为5mm。图13包含显示从动物模型中提取的样品形态的照片。黑色箭头指向残留在骨缺损部位的珍珠母-正磷酸钙颗粒。白色箭头指向残留在骨缺损部位的羟磷灰石颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造钙化组织替代物的方法，所述方法包括：/n-将磨碎的珍珠母、磷酸一钙和水反应生成透钙磷石；/n-研磨所述的透钙磷石；/n-在磷酸氢二钠溶液中将磨碎的珍珠母与磨碎的透钙磷石反应。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170602 AU 20179021081.一种制造钙化组织替代物的方法，所述方法包括：
-将磨碎的珍珠母、磷酸一钙和水反应生成透钙磷石；
-研磨所述的透钙磷石；
-在磷酸氢二钠溶液中将磨碎的珍珠母与磨碎的透钙磷石反应。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磨碎的珍珠母的粒径为400μm或更小，或200μm或更小。


3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述磨碎的珍珠母的粒径为50μm或更大。


4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述磨碎的珍珠母的粒径为50μm至400μm或50μm至100μm。


5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述磨碎的透钙磷石的粒径为10μm至100μm。


6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述磨碎的珍珠母和磷酸一钙以4:10的比例反应。


7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，磷酸氢二钠溶液的pH为8.2至9.5。


8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，磷酸氢二钠溶液是2.5％至4％的溶液。


9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在室温或约37℃下使磨碎的珍珠母和磷酸一钙反应和/或使磨碎的珍珠母和磨碎的透钙磷石反应。


10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括在研磨所述透钙磷石之前干燥所述透钙磷石。


11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，还包括分离粒径为10μm至100μm的磨碎的透钙磷石。


12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述磨碎的珍珠母和磨碎的透钙磷石以4：10的比例反应。


13.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，在磷酸氢二钠溶液中磨碎的珍珠母与磨碎的透钙磷石的反应体系还包含磷酸四钙。


14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在磷酸氢二钠溶液中，所述磨碎的珍珠母、磨碎的透钙磷石和磷酸四钙以6：9：5、7：8：5、8：7：5、9：6：5或10：5：5的比例反应。


15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，磷酸氢二钠溶液与其它反应剂以25％、33％、40％或50％的溶液:反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮锐，郑铭豪，
申请(专利权)人：西澳大利亚大学，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU