一种双因子梯度缓释的骨修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种双因子梯度缓释的骨修复材料及其制备方法。其制备方法为：将胶原与醋酸溶液混合并进行搅拌，得到胶原溶液；将胶原溶液与含钙化合物混合并进行搅拌，然后依次预冻、冻干，得到冻干多孔混合物；将冻干多孔混合物与交联剂混合并进行交联，然后依次清洗、冻干，再浸入至含有骨生长因子BMP

【技术实现步骤摘要】
一种双因子梯度缓释的骨修复材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于医用材料领域，具体涉及一种双因子梯度缓释的骨修复材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]临床中引起骨缺损的主要原因有创伤、先天性疾病、感染和肿瘤的外科切除等。保守估计，全世界每年因骨科疾病导致消耗数千亿美元，我国每年也有约百万患者需要进行植骨手术。而目前修复骨缺损的主要方法有：自体骨移植、异体骨移植以及组织工程骨进行手术治疗。尽管自体骨移植有愈合快、无排斥反应等优点，存在的最大问题是来源有限，并且一般自体骨移植需要额外的手术来获得移植自体骨，增加了患者的痛苦、失血量、手术感染率以及额外的长期住院费用。同种异体骨移植来源和数量也受到限制，移植后机体对移植物存在排斥反应，血管系统构建困难，从而造成了功能恢复的困难，同时也存在晚期感染、移植骨愈合缓慢以及可能导致交叉感染从而引发艾滋病、海绵状脑病、肝炎等风险。临床上已经证明组织工程骨在原位成骨和异位成骨具有可行性。理想的组织工程骨支架材料应具有以下特性：(1)具有较高的孔隙率和高度连通的三维结构，以利于细胞的长入和细胞之间的物质交换，以及营养和代谢物的运输；(2)具有与细胞/组织的生长相适应的降解速率和良好的生物相容性；(3)表面具有良好的生物活性，有利于细胞的粘附、增殖和分化。
[0003]然而，构建组织工程骨需要面临的一个重要问题是如何在骨材料植入体内后迅速血管化并与机体建立血供连接，以满足对迁入支架内部的细胞氧气、营养和代谢产物运输。另外，如何在成骨中后期可以不断的刺激成骨，最终形成活的自体骨组织。
[0004]故基于此，提出本专利技术技术方案。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种双因子梯度缓释的骨修复材料及其制备方法。
[0006]本专利技术的方案是提供一种双因子梯度缓释的骨修复材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0007](1)将胶原与醋酸溶液混合并进行搅拌，得到胶原溶液；
[0008](2)将所述胶原溶液与含钙化合物混合并进行搅拌，然后依次预冻、冻干，得到冻干多孔混合物；
[0009](3)将所述冻干多孔混合物与交联剂混合并进行交联，然后依次清洗、冻干，再浸入至含有骨生长因子BMP
‑
2的PBS溶液中，得到内层骨修复材料；
[0010](4)将光固化材料溶液与内皮生长因子VEGF混合，得到外层骨修复材料混合溶液；
[0011](5)将所述外层骨修复材料混合溶液在所述内层骨修复材料外层进行光固化，完成后即得所述双因子梯度缓释的骨修复材料。
[0012]优选地，步骤(1)中，所述搅拌的温度为2～8℃，搅拌的时间为12～24h；所述胶原
溶液中，胶原的浓度为0.5～5wt.％。
[0013]优选地，步骤(2)中，所述含钙化合物为羟基磷灰石、磷酸三钙或硫酸钙中的一种，也可选择珊瑚。
[0014]优选地，步骤(2)中，所述预冻的温度为
‑
80℃，预冻的时间为4～24h。
[0015]优选地，步骤(2)中，所述冻干的方式为：依次在
‑
44～
‑
46℃下处理4h，在
‑
19～
‑
21℃下处理48h，在
‑
9～
‑
11℃下处理16h，在
‑
4～
‑
6℃下处理6h，在4～6℃下处理4h，在24～26℃下处理5h。
[0016]优选地，步骤(3)中，所述交联剂为戊二醛、1
‑
乙基
‑3‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N
‑
羟基琥珀酰亚胺、京尼平或肉桂醛中的一种或多种的组合。
[0017]优选地，步骤(3)中，所述BMP
‑
2的浓度为20～500μg/mL。
[0018]优选地，步骤(4)中，所述外层骨修复材料混合溶液中VEGF的浓度为20～400μg/mL。
[0019]优选地，步骤(5)中，所述光固化采用紫外灯照射30～60s。
[0020]基于相同的技术构思，本专利技术的再一方案是提供一种由上述制备方法得到的双因子梯度缓释的骨修复材料，所述骨修复材料为圆柱状的双层结构。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]本专利技术所述的双因子梯度缓释的骨修复材料，于材料外层将心血管组织工程材料的活性修饰物质进行负载，在骨修复的前期，能达到快速释放的效果，使材料快速血管化并有利于氧气和营养物质的运输和传递，同时可显著促进细胞向大体积骨修复材料深部的迁移，加快骨修复。在材料的内层，将促骨再生的活性修饰物质进行负载，在骨修复的中后期，达到缓慢释放的效果，有助于不断地刺激成骨，达到天然骨取代植入物的目的。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术所述双因子梯度缓释的骨修复材料的结构示意图。
[0025]图2是试验例中，内层骨修复材料的SEM图。
[0026]图3是试验例中，外层骨修复材料的SEM图。
[0027]图4是试验例中，外层骨修复材料中VEGF的累计释放曲线图。
[0028]图5是试验例中，内层骨修复材料中BMP
‑
2的累计释放曲线图。
[0029]图6是试验例中，细胞的增殖情况图。
[0030]图中附图说明：
[0031]1、外层骨修复材料；2、内层骨修复材料；3、VEGF内皮生长因子；4、BMP
‑
2骨生长因子。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行
详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。
[0033]实施例1
[0034]本实施例提供一种双因子梯度缓释的骨修复材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0035](1)在2℃低温反应釜中，将胶原溶解在醋酸溶液中，启动自动搅拌器，搅拌12小时，得到浓度为1％的胶原溶液。
[0036](2)称取胶原溶液重量2％、直径为20～50nm的羟基磷灰石粉末，并加入低温反应釜中，再启动搅拌机充分搅拌；然后将上述混合液体倒入带夹层的不锈钢容器中，采用自动灌装机，将上述混合液分装入事先准备好的硅胶模具中，在
‑
80℃的温度下进行预冻，预冻时间为4小时。
[0037](本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双因子梯度缓释的骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将胶原与醋酸溶液混合并进行搅拌，得到胶原溶液；(2)将所述胶原溶液与含钙化合物混合并进行搅拌，然后依次预冻、冻干，得到冻干多孔混合物；(3)将所述冻干多孔混合物与交联剂混合并进行交联，然后依次清洗、冻干，再浸入至含有骨生长因子BMP
‑
2的PBS溶液中，得到内层骨修复材料；(4)将光固化材料溶液与内皮生长因子VEGF混合，得到外层骨修复材料混合溶液；(5)将所述外层骨修复材料混合溶液在所述内层骨修复材料外层进行光固化，完成后即得所述双因子梯度缓释的骨修复材料。2.根据权利要求1所述双因子梯度缓释的骨修复材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述搅拌的温度为2～8℃，搅拌的时间为12～24h；所述胶原溶液中，胶原的浓度为0.5～5wt.％。3.根据权利要求1所述双因子梯度缓释的骨修复材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述含钙化合物为羟基磷灰石、磷酸三钙或硫酸钙中的一种。4.根据权利要求1所述双因子梯度缓释的骨修复材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预冻的温度为
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80℃，预冻的时间为4～24h。5.根据权利要求1所述双因子梯度缓释的骨修复材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述冻干的方式为：依次在
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：但卫华，何晓棠，但年华，但晔，时炜，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：