一种矿化胶原材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种矿化胶原材料、制备方法及应用，制备方法包括将I型胶原、钙源与酸溶于第一溶剂，以获得第一溶液；将碱与磷源溶于第二溶剂，以获得第二溶液；在温度≤45℃的情况下，将第二溶液加入第一溶液并进行混合，以获得第三溶液；将第三溶液置于去离子水溶剂或乙醇溶剂中浸泡，去除杂质，以获得矿化胶原凝胶。其优点在于，在反应体系中引入甘油，可以控制胶原的组装速度和组装结构，可以控制矿物质的成核和结晶速度及其结构，使得胶原在可控的速度下装成大尺寸的空间网络结构，同时深入地进行矿化，制备出连续的大尺寸矿化胶原块体；在很小的反应体系内实现胶原的高度矿化，无需反复更换矿化液，无需大分子添加剂，无需额外交联便可制备。可制备。可制备。

【技术实现步骤摘要】
一种矿化胶原材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及材料合成
，尤其涉及一种矿化胶原材料、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]创伤、感染、肿瘤等造成的骨缺损有相当一部分无法自行修复，骨移植和生物工程材料是解决这一问题的主要手段。尽管骨移植，尤其是自体骨移植疗效确切，是骨缺损治疗的“金标准”，但自体骨的供给不足、与取骨手术相关的多种并发症以及同种异体骨排异和疾病传播等问题限制了骨移植技术的进一步普及。
[0003]相比之下，生物工程材料能够很好地弥补骨移植技术的不足。而在众多的生物工程材料中，矿化胶原因其良好的生物相容性、生物活性、促成骨能力，以及与人体骨组织在成分、结构等方面的相似性，而成为骨再生领域最受关注的生物工程材料之一。
[0004]目前的胶原矿化的过程包含两个步骤：胶原分子组装和胶原矿化，因而其方法可大致分为两种：(1)先制备胶原组装结构再进行矿化；(2)组装结构与矿化同时进行。目前这两种策略都有一定的发展，但产物仍然较多问题如：难以形成自支撑的大尺寸三维结构，即产物中呈粉末状、颗粒状或者这它们的松散聚集；矿化均匀性不高，即产物中虽然部分胶原纤维被矿化，但很大部分被裸露；矿化效果较好的方法大多步骤繁杂，效率较低，难以大规模量产，工业化成本较高等。因此矿化胶原的制备方法仍有明显改进空间。
[0005]目前，针对相关技术中存在的矿化均匀度差、制备步骤繁杂、效率低下、无法大规模量产、工业化成本高等问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是针对现有技术中的不足，提供一种矿化胶原材料、制备方法及应用，以至少解决相关技术中的矿化均匀度差、制备步骤繁杂、效率低下、无法大规模量产、工业化成本高的问题。
[0007]为实现上述目的，本申请采取的技术方案是：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种矿化胶原材料的制备方法，包括：
[0009]将I型胶原、钙源与酸溶于第一溶剂，以获得第一溶液，其中，所述第一溶剂为甘油或甘油与水的混合溶剂；
[0010]将碱与磷源溶于第二溶剂，以获得第二溶液，其中，所述第二溶剂为甘油或水或甘油与水的混合溶剂；
[0011]在温度≤45℃的情况下，将所述第二溶液加入所述第一溶液并进行混合，以获得第三溶液，其中，所述第三溶液的pH≥7；
[0012]将所述第三溶液置于去离子水溶剂或乙醇溶剂中浸泡，去除杂质，以获得矿化胶原凝胶。
[0013]在其中的一些实施例中，还包括：
[0014]将所述矿化胶原凝胶进行冷冻干燥，以获得矿化胶原支架。
[0015]在其中的一些实施例中，在将所述第三溶液置于去离子水溶剂或乙醇溶剂中浸泡之前，还包括：
[0016]将所述第三溶液于室温下静置。
[0017]在其中的一些实施例中，混合所述第二溶液与所述第一溶液的方法包括搅拌法、涡旋振荡法、超声法的一种或几种的组合。
[0018]在其中的一些实施例中，搅拌所述第二溶液与所述第一溶液的搅拌时间≥1min、搅拌速度为10～10000转/min。
[0019]在其中的一些实施例中，将所述第二溶液加入所述第一溶液的滴入速度为0.1～10000mL/min。
[0020]在其中的一些实施例中，在所述第一溶液：
[0021]所述甘油与所述第一溶剂的质量比为50％～100％；和/或
[0022]I型胶原的浓度≤100mg/mL；和/或
[0023]钙离子浓度≤5mol/L；和/或
[0024]I型胶原为动物来源及重组胶原蛋白的一种或几种的组合；和/或
[0025]钙源为氯化钙、碳酸氢钙、硫酸氢钙、硝酸钙、氯酸钙、次氯酸钙、高氯酸钙、亚硫酸氢钙、碘化钙、溴化钙、高锰酸钙的一种或几种组合；和/或
[0026]酸为乙酸、盐酸、硝酸、磷酸的一种或几种的组合。
[0027]在其中的一些实施例中，I型胶原为鼠源性胶原、牛源性胶原、猪源性胶原的一种或几种的组合。
[0028]在其中的一些实施例中，I型胶原的浓度为1～100mg/mL。
[0029]在其中的一些实施例中，I型胶原的浓度为5～50mg/mL。
[0030]在其中的一些实施例中，I型胶原的浓度为10～30mg/mL。
[0031]在其中的一些实施例中，钙离子浓度≤3mol/L。
[0032]在其中的一些实施例中，钙离子浓度≤2mol/L。
[0033]在其中的一些实施例中，所述第一溶液含有0.1M酸。
[0034]在其中的一些实施例中，在所述第二溶液：
[0035]所述甘油与所述第二溶剂的质量比为0～100％；和/或
[0036]磷酸根离子浓度≤3mol/L；和/或
[0037]碱为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾的一种或几种的组合；和/或
[0038]磷源为磷酸、磷酸二氢钠、磷酸三钠、磷酸氢钠的一种或几种组合。
[0039]在其中的一些实施例中，磷酸根离子浓度≤2mol/L。
[0040]在其中的一些实施例中，磷酸根离子浓度≤1mol/L。
[0041]在其中的一些实施例中，在所述第三溶液：
[0042]钙离子与磷酸根离子的摩尔比为0.1～10：1；和/或
[0043]甘油与水的质量比≥0.1：1。
[0044]在其中的一些实施例中，钙离子与磷酸根离子的摩尔比为0.3～6：1。
[0045]在其中的一些实施例中，钙离子与磷酸根离子的摩尔比为0.5～2：1。
[0046]在其中的一些实施例中，甘油与水的质量比为0.1～10：1。
[0047]在其中的一些实施例中，甘油与水的质量比为0.2～5：1。
[0048]在其中的一些实施例中，甘油与水的质量比为0.4～4：1。
[0049]在其中的一些实施例中，甘油与水的质量比为0.5～2：1。
[0050]在其中的一些实施例中，将所述第二溶液加入所述第一溶液的温度为5～30℃。
[0051]在其中的一些实施例中，将所述第二溶液加入所述第一溶液的温度为10～20℃。
[0052]第二方面，本专利技术提供一种矿化胶原材料，由第一方面的制备方法制备得到。
[0053]第三方面，本专利技术提供一种如第二方面所述的矿化胶原材料在修复骨缺损的应用。
[0054]相比于相关技术，本申请实施例提供的一种矿化胶原材料、制备方法及应用，在反应体系中引入一定量的甘油，既可以控制胶原组装的速度和组装结构，又可以控制矿物质的成核和结晶速度及其结构，使得胶原在可控的速度下装成大尺寸的空间网络结构，又可以同时深入地对其进行矿化，从而制备出连续的大尺寸矿化胶原块体。本专利技术得到的产物，可呈凝胶态，能自支撑，具有良好的伸缩性，同时可通过注塑的方式，形成预设的三维形态，满足不同需求；又可在冷冻干燥后，呈多孔的块体形态(非粉末态)，压缩强度与模量可调；在不人为化学交联的情况下，重新饱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿化胶原材料的制备方法，其特征在于，包括：将I型胶原、钙源与酸溶于第一溶剂，以获得第一溶液，其中，所述第一溶剂为甘油或甘油与水的混合溶剂；将碱与磷源溶于第二溶剂，以获得第二溶液，其中，所述第二溶剂为甘油或水或甘油与水的混合溶剂；在温度≤45℃的情况下，将所述第二溶液加入所述第一溶液并进行混合，以获得第三溶液，其中，所述第三溶液的pH≥7；将所述第三溶液置于去离子水溶剂或乙醇溶剂中浸泡，去除杂质，以获得矿化胶原凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：将所述矿化胶原凝胶进行冷冻干燥，以获得矿化胶原支架。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在将所述第三溶液置于去离子水溶剂或乙醇溶剂中浸泡之前，还包括：将所述第三溶液于室温下静置。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，混合所述第二溶液与所述第一溶液的方法包括搅拌法、涡旋振荡法、超声法的一种或几种的组合。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述第二溶液加入所述第一溶液的滴入速度为0.1～10000mL/min。6.根据权利要求1～5任一所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，赵云飞，路丙强，赵新宇，贺石生，
申请(专利权)人：上海市第十人民医院，
类型：发明
国别省市：