一种锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料的制备方法和应用，本发明专利技术制备得到的锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料具有优异的生物相容性、生物活性、溶解性以及促进骨组织再生的能力，且能以一种持续而缓慢的方式释放锶离子，释放的锶离子既能刺激成骨分化，又能抑制破骨细胞的功能，加速骨缺损的修复，在骨缺损修复治疗中极具临床转化应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物材料
，具体地，本专利技术涉及一种锶掺杂牛骨来源的羟基磷灰石支架材料，更具体地，本专利技术涉及一种锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]骨缺损是指由于创伤、炎症、骨病等疾病或手术对骨的完整结构造成破坏的疾病。骨是一种代谢活跃的结缔组织，具有完全再生重塑的能力，但是在骨缺损较大的情况下，例如节段性损伤、肿瘤切除、重建过程需要额外的支持。临床上，自体移植仍然是支持和刺激骨骼生长的最常见的策略，尽管从生物学角度来看是理想的，但患者自身体内提供的移植物数量有限且会带来二次伤害。另外，来自骨库或其他动物的异体移植物骨整合性差且存在疾病传播的风险，因此，研究新型的骨修复材料具有重要的意义。
[0003]磷酸钙陶瓷(Calcium phosphate ceramics，CaPs)是一类具有出色的生物相容性、骨传导及骨诱导特性的基本骨修复材料，包括羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HAP)、β
‑
磷酸三钙((β
‑
Tri
‑
calcium phosphate，β
‑
TCP)、聚磷酸钙(Strontium
‑
doped calcium polyphosphate，SCPP)以及双相磷酸钙(Biphasic calcium phosphate，BCP)等。它们以植入物表面涂层、骨水泥和支架材料的形式被广泛应用于骨外科及牙科等领域。其中，羟基磷灰石是临床上最广泛使用的磷酸钙陶瓷，与哺乳动物的骨骼和硬组织的矿物质成分相似，但是仍存在许多不足，比如不易降解、物理机械性能差、脆性大、生物活性较弱等缺点。
[0004]羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HAP)可以由化学试剂直接合成，也可以从各种自然资源中提取。目前，单纯牛骨来源的羟基磷灰石用于辅助修复骨缺损已有报道，虽然其生物兼容性好，骨传导性优异，但大都缺乏表面反应活性、刺激诱导骨组织再生的能力，以及降解能力，材料本身的溶解性也较低。现有的骨修复支架材料也均普遍存在药物释放过快、支架的力学性能不理想、降解性能与成骨能力差等缺点，因此，研制一种具有长效缓释、表面反应活性和降解能力强、力学性能和成骨能力强、且能加速骨缺损修复的骨修复支架材料，在骨修复治疗领域上具有极为重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服既往牛骨来源的生物结构羟基磷灰石支架材料制备中所存在的不足，提供了一种可用于骨修复的锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料及其制备方法，该骨修复材料相对于现有技术公开的修复材料而言，具有更好的生物相容性、生物活性、溶解性以及促进骨组织再生的能力。
[0006]本专利技术的上述目的通过以下技术方案得以实现：
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料的制备方法。
[0008]进一步，所述方法包括如下步骤：
[0009](1)取松质骨，依次进行脱脂和梯度升温煅烧，制备得到煅烧牛骨羟基磷灰石支架材料；
[0010](2)采用高温离子交换法将步骤(1)得到的煅烧牛骨羟基磷灰石支架材料置于硝酸锶反应液中进行反应，经高温煅烧后得到锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料；
[0011]优选地，所述锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料包括纳米级颗粒、亚微米颗粒、微米级颗粒、毫米级颗粒；
[0012]更优选地，所述亚微米级颗粒的粒径为100nm
‑
1μm；
[0013]更优选地，所述毫米级颗粒的粒径为1.25
‑
1.6mm；
[0014]更优选地，所述锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料中锶取代羟基磷灰石中钙的比例为4.6％
‑
9.8％；
[0015]最优选地，所述锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料中锶取代羟基磷灰石中钙的比例为4.6％、6.8％；
[0016]最优选地，所述锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料中锶取代羟基磷灰石中钙的比例为6.8％。
[0017]进一步，步骤(1)中所述的松质骨的来源为牛股骨下段松质骨；
[0018]优选地，所述牛股骨下段松质骨为3岁成年牛股骨下段松质骨；
[0019]更优选地，所述松质骨为30mm*20mm*15mm块料。
[0020]进一步，步骤(1)中所述的脱脂包括如下步骤：
[0021](a)1
‑
2M的NaOH浸泡松质骨24
‑
48h，去离子水漂洗；
[0022](b)2％
‑
20％H2O2浸泡步骤(a)得到的松质骨24
‑
48h，去离子水漂洗；
[0023](c)75％
‑
100％系列酒精脱水步骤(b)得到的松质骨24
‑
48h，自然晾干；
[0024](d)60
‑
100℃干燥步骤(c)得到的松质骨4
‑
24h；
[0025]优选地，在步骤(a)前还包括对松质骨进行冲洗、浸泡、漂洗，以去除杂质。
[0026]进一步，步骤(1)中所述的梯度升温煅烧的温控程序为从100℃至1000℃设置12
‑
18个温度程序段，最快升温速率15
‑
30℃/分，最慢升温速率2
‑
5℃，温度程序段具体分配如下：
[0027](a)室温升至100
‑
130℃10
‑
20min，持温10
‑
20min；
[0028](b)100
‑
130℃升至200
‑
220℃10
‑
30min，持温60
‑
90min；
[0029](c)200
‑
220℃升至250
‑
260℃15
‑
25min，持温20
‑
40min；
[0030](d)250
‑
260℃升至280
‑
310℃5
‑
15min，持温10
‑
20min；
[0031](e)280
‑
310℃升至320
‑
330℃8
‑
15min，持温20
‑
60min；
[0032](f)320
‑
330℃升至360
‑
400℃5
‑
10min，持温20
‑
35min；
[0033](g)360
‑
400℃升至450
‑
500℃10
‑
20min，持温10
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)取松质骨，依次进行脱脂和梯度升温煅烧，制备得到煅烧牛骨羟基磷灰石支架材料；(2)采用高温离子交换法将步骤(1)得到的煅烧牛骨羟基磷灰石支架材料置于硝酸锶反应液中进行反应，经高温煅烧后得到锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料；优选地，所述锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料包括纳米级颗粒、亚微米颗粒、微米级颗粒、毫米级颗粒；更优选地，所述亚微米级颗粒的粒径为100nm
‑
1μm；更优选地，所述毫米级颗粒的粒径为1.25
‑
1.6mm；更优选地，所述锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料中锶取代羟基磷灰石中钙的比例为4.6％
‑
9.8％；最优选地，所述锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料中锶取代羟基磷灰石中钙的比例为4.6％、6.8％；最优选地，所述锶掺杂改性的天然羟基磷灰石支架材料中锶取代羟基磷灰石中钙的比例为6.8％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的松质骨的来源为牛股骨下段松质骨；优选地，所述牛股骨下段松质骨为3岁成年牛股骨下段松质骨；更优选地，所述松质骨为30mm*20mm*15mm块料。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的脱脂包括如下步骤：(a)1
‑
2M的NaOH浸泡松质骨24
‑
48h，去离子水漂洗；(b)2％
‑
20％H2O2浸泡步骤(a)得到的松质骨24
‑
48h，去离子水漂洗；(c)75％
‑
100％系列酒精脱水步骤(b)得到的松质骨24
‑
48h，自然晾干；(d)60
‑
100℃干燥步骤(c)得到的松质骨4
‑
24h；优选地，在步骤(a)前还包括对松质骨进行冲洗、浸泡、漂洗，以去除杂质。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的梯度升温煅烧的温控程序为从100℃至1000℃设置12
‑
18个温度程序段，最快升温速率15
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30℃/分，最慢升温速率2
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5℃，温度程序段具体分配如下：(a)室温升至100
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130℃10
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20min，持温10
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20min；(b)100
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130℃升至200
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220℃10
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30min，持温60
‑
90min；(c)200
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220℃升至250
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260℃15
‑
25min，持温20
‑
40min；(d)250
‑
260℃升至280
‑
310℃5
‑
15min，持温10
‑
20min；(e)280
‑
310℃升至320
‑
330℃8
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15min，持温20
‑
60min；(f)320
‑
330℃升至360
‑
400℃5
‑
10min，持温20
‑
35min；(g)360
‑
400℃升至450
‑
500℃10
‑
20min，持温10
‑
30min；(h)450
‑
500℃升至540
‑
560℃5
‑
20min，持温10
‑
20min；(i)540
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560℃升至580
‑
610℃15
‑
2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大福，万奔，曹晶晶，王宏刚，郭建勋，王芊，黎广平，王任先，聂井君，吴新宝，蒋协远，
申请(专利权)人：北京市创伤骨科研究所，
类型：发明
国别省市：