一种人工骨修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种人工骨修复材料及其制备方法。一种人工骨修复材料，所述人工骨修复材料为具有多孔结构的复合材料，其原料包括胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体，所述多孔含镁磷酸三钙粉体为由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，所述含镁磷酸三钙粉体的粒径为1~20μm；所述人工骨修复材料中含镁磷酸三钙的质量百分比为50~95%。本发明专利技术的人工骨修复材料具有较高的陶瓷成分含量，且陶瓷成分在胶原蛋白中的结合性和分散性均较好，具有较高的生物活性和降解性，该人工骨修复材料在体内降解的同时新生骨组织可长入直至骨缺损部位被完全替代。缺损部位被完全替代。缺损部位被完全替代。

【技术实现步骤摘要】
一种人工骨修复材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种骨修复材料及其制备方法，具体是一种以胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙为原料制备的胶原蛋白/含镁磷酸三钙人工骨修复材料。

技术介绍

[0002]随着人口老龄化程度进一步加深，各种慢性病、交通事故、工伤及运动损伤的原因导致骨伤发病率逐年上升，急需开发用于骨缺损修复的新型人工骨材料。近年来，一批以羟基磷灰石、磷酸三钙为代表的磷酸钙类人工骨修复材料得到广泛应用。磷酸钙类材料的化学成分与人体骨骼中的无机成分相似，具有良好的生物相溶性，但是其仍然存在体内不可降解或降解速率与成骨周期不匹配、生物活性低等问题，难以满足日益增长的市场需求。
[0003]现有骨修复材料多以羟基磷灰石为主，植入体内后表现出了一定的生物相容性，但其在体内降解缓慢。研究表明，羟基磷灰石在体内植入骨缺损位置数年后仍无明显变化，阻碍了新骨的长入。参见文献1：Dorozhkin S.V., Epple M. Biological and medical significance of calcium phosphates.Angew.Chem.Int.Ed.2002,41:3130
‑
3146。
[0004]致密的羟基磷灰石材料植入后仅在表面形成新骨组织，缺乏诱导骨形成的能力。磷酸三钙材料与羟基磷灰石相比，降解性能更优，植入体内后可以与骨形成化学结合，但仍缺乏足够的生物活性，无法进一步促进新骨的形成。同时，磷酸三钙材料需高温煅烧制备，极大的提高了骨修复材料的成本。参见文献2：Yadav M.K., Pandey V. and et al. A low
‑
cost approach to develop silica doped Tricalcium Phosphate (TCP) scaffold by valorizing animal bone waste and rice husk for tissue engineering applications.Ceram.Int.2022,48:25335
‑
25345。
[0005]一些研究人员通过复合胶原蛋白分子提高磷酸钙材料的生物活性，胶原是人体骨的重要成分，具有优良的骨诱导性，可诱导骨细胞增殖分化。参见文献3：Jiang Q.S., Wang L.R. and et al. Canine ACL reconstruction with an injectable hydroxyapatite/collagen paste for accelerated healing of tendon
‑
bone interface.Bioact.Mater.2023,20:1
‑
15。
[0006]但是，仅靠胶原蛋白分子提供生物活性远远不够。对于胶原蛋白和羟基磷灰石复合的方案，工艺上要胶原蛋白粉体与羟基磷灰石共混后90~130 ℃热压成型，其产品在降解性能（羟基磷灰石体内难以降解）、孔隙结构（热压成型较为致密）等方面具有明显不足。行业主流技术还包括胶原/羟基磷灰石复合冻干成型方法和多孔磷酸三钙陶瓷表面灌注胶原冻干技术。其中胶原/羟基磷灰石复合冻干成型方法使用的纳米级羟基磷灰石粉末含量为20
‑
80%，分散性不佳，无法实现更高的陶瓷相含量，且羟基磷灰石在体内难以降解，不利于新骨的生成与长入。而多孔磷酸三钙陶瓷表面灌注胶原冻干技术的主体为烧结后的磷酸钙陶瓷，基体韧性不足，无法做到胶原蛋白特有的塑形技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种人工骨修复材料，其具有较高的陶瓷成分含量，且陶瓷成分在胶原蛋白中的结合性和分散性均较好，避免了在体内应用过程中出现脱落及炎症问题；具有较高的生物活性和降解性，该人工骨修复材料在体内降解的同时新生骨组织可长入直至骨缺损部位被完全替代。
[0008]本专利技术的目的还在于提供一种该人工骨修复材料的制备方法。
[0009]本专利技术的第一个方面提供一种人工骨修复材料，所述人工骨修复材料为具有多孔结构的复合材料，其原料包括胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体，所述多孔含镁磷酸三钙粉体为由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，所述多孔含镁磷酸三钙粉体的粒径为1~20μm；所述人工骨修复材料中多孔含镁磷酸三钙的质量百分比为50~95%。
[0010]在一优选的实施例中，所述人工骨修复材料中含镁磷酸三钙的质量百分比为85~95%，即获得的人工骨修复材料中陶瓷成分的含量可达85%以上。
[0011]在一优选的实施例中，原料中所述胶原蛋白和所述多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比为0.05~1。
[0012]在一优选的实施例中，所述人工骨修复材料中多孔含镁磷酸三钙的质量百分比为50~95%。
[0013]在一优选的实施例中，所述人工骨修复材料的孔隙率为70~95%。
[0014]在一优选的实施例中，所述人工骨修复材料由胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体交联复合成型制得。
[0015]在一优选的实施例中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体中镁元素的质量百分比小于或等于3%。
[0016]在一优选的实施例中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体由如下步骤制得：配制钙盐和镁盐的混合溶液，作为第一溶液；配制磷酸盐溶液，并用碱液调节pH至9.5~10.5，作为第二溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液加热混合，在60~95 ℃及搅拌条件下反应；将反应后获得的悬浊液离心分离取沉淀物，清洗，将清洗后的沉淀物喷雾干燥，得到多孔含镁磷酸三钙粉体。
[0017]碱液为氨水或氢氧化钠。
[0018]本专利技术的第二个方面提供一种人工骨修复材料的制备方法，将胶原蛋白溶解在酸溶液中，加入多孔含镁磷酸三钙粉体，搅拌均匀形成混合浆料，干燥成型，制得人工骨修复材料；其中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，粒径为1~20μm。
[0019]在一优选的实施例中，所述制备方法包括如下步骤：S101、将胶原蛋白溶解在酸溶液中，加入多孔含镁磷酸三钙粉体，搅拌均匀，制得混合浆料；S102、将交联剂加入所述混合浆料中，注入成型模具中，冷冻干燥获得成型的复合材料；S103、用洗脱剂溶液除去所述复合材料中的残留交联剂，用纯水清洗多次，干燥处
理，得到所述人工骨修复材料。
[0020]在一优选的实施例中，胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比为0.05~1。
[0021]在一优选的实施例中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体中镁元素的质量百分比小于或等于3%。
[0022]在一优选的实施例中，所述酸溶液包括盐酸溶液或醋酸溶液，浓度为0.1~2 wt %。
[0023]在一优选的实施例中，所述胶原蛋白在所述酸溶液的浓度为0.5~5 wt %。
[0024]在一优选的实施例中，所述胶原蛋白包括I型胶原蛋白、II型胶原蛋白和重组胶原蛋白中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工骨修复材料，其特征在于，所述人工骨修复材料为具有多孔结构的复合材料，其原料包括胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体，所述多孔含镁磷酸三钙粉体为由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，所述多孔含镁磷酸三钙粉体的粒径为1~20 μm；所述人工骨修复材料中多孔含镁磷酸三钙的质量百分比为50~95%。2.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征在于，原料中所述胶原蛋白和所述多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比为0.05~1。3.根据权利要求1或2所述的人工骨修复材料，其特征在于，所述人工骨修复材料中多孔含镁磷酸三钙的质量百分比为85~95%，所述人工骨修复材料的孔隙率为70~95%。4.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征在于，所述人工骨修复材料由胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体交联复合成型制得。5.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征在于，所述多孔含镁磷酸三钙粉体中镁元素的质量百分比小于或等于3%。6.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征在于，所述多孔含镁磷酸三钙粉体由如下步骤制得：配制钙盐和镁盐的混合溶液，作为第一溶液；配制磷酸盐溶液，并用碱液调节pH至9.5~10.5，作为第二溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液加热混合，在60~95 ℃及搅拌条件下反应；将反应后获得的悬浊液离心分离取沉淀物，清洗，将清洗后的沉淀物喷雾干燥，得到多孔含镁磷酸三钙粉体。7.一种人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，将胶原蛋白溶解在酸溶液中，加入多孔含镁磷酸三钙粉体，搅拌均匀形成混合浆料，干燥成型，制得人工骨修复材料；其中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，粒径为1~20μm。8.根据权利要求7所述的人工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：S101、将胶原蛋白溶解在酸溶液中，加入多孔含镁磷酸三钙粉体，搅拌均匀，制得混合浆料；S102、将交联剂加入所述混合浆料中，注入成型模具中，冷冻干燥获得成型的复合材料；S103、用洗脱剂溶液除去所述复合材料中的残留交联剂，用纯水清洗多次，干燥处理，得到所述人工骨修复材料。9.根据权利要求7或8所述的人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比为0.05~1；所述多孔含镁磷酸三钙粉体中镁元素的质量百分比小于或等于3%。10.根据权利要求7或8所述的人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述酸溶液包括盐酸溶液或醋酸溶液，浓度为0.1~2 wt %；所述胶原蛋白在所述酸溶液的浓度为0.5~5 wt %；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔嵬，洪东立，张兴，陈进庆，
申请(专利权)人：常州邦莱医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：