本发明专利技术公开了一种仿生型复合三维多孔骨组织工程支架材料，其孔径为２００μｍ～５００μｍ，孔隙率为８０％以上，含有ＣａＯ－Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］－ＳｉＯ↓［２］系统生物活性玻璃纳米粉体５０～８０％（重量）、Ｉ型胶原蛋白１０～３５％（重量）、透明质酸２～８％（重量）、磷脂酰丝氨酸２～８％（重量）。所述材料的制备方法包括将上述组分混合均匀后，加入缓冲剂、交联剂交联处理，交联处理后冷冻、冷冻干燥至完全脱水，用Ｎａ↓［２］ＨＰＯ↓［４］溶液浸泡、清洗、脱水、真空干燥制得。所述材料用于医疗领域中作为骨替代材料修复受损的骨组织。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医学材料，特别是仿生型复合三维多孔骨组织工程支架材料的制备方法。本专利技术还涉及所述方法制备的材料。本专利技术还涉及所述材料的应用。
技术介绍
组织工程为受损的骨组织修复提供了一种新兴途径，以羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)为代表的钙磷酸盐陶瓷因与骨的无机相化学成分相近而被广泛用于骨替代材料，不足之处在于由于其脆性和较低的抗弯曲强度而难以在承重部位使用，煅烧后陶瓷结晶度较高很难为机体降解，产生的应力遮挡对骨愈合及塑形很不利。因此，目前常用的以羟基磷灰石为代表的生物陶瓷只能简单模仿天然骨基质的无机成分，极大的限制了它在临床的应用。I型胶原是天然骨基质的主要有机成分，经过适当提取处理的胶原具有良好的生物相容性和生物降解性，早在二十世纪50年代就开始使用，其后被广泛用作软组织替代物和药物缓释系统。胶原作为骨移植替代物有着固有的缺陷力学强度低，不能较好满足骨修复材料需具备的强度要求，且临床可操作性较差。近年来复合材料的研究得到重视，已有合成钙磷陶瓷/胶原复合体的研究报道。目前大多数的磷酸钙/胶原复合物实际上是两者的机械混合物，通常是将烧结的HA或其他陶瓷研磨后与胶原溶液混匀制成，其不足之处在于陶瓷和胶原基体之间无法形成紧密的键合，陶瓷颗粒只能松散的分部于胶原框架内，并不能解决生物陶瓷所存在的问题。另外，传统羟基磷灰石等钙磷陶瓷成形过程中通常需要经过高温和高压的作用，压制、烧结成形进一步破坏了钙磷陶瓷的降解性能。复合材料中的胶原在高温高压等剧烈的条件下也会失去其固有的生物学结构及功能。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种仿生型复合三维多孔骨组织工程支架材料，该材料用作骨替代材料，修复受损的骨组织。本专利技术的目的还在于提供了上述仿生型复合三维多孔骨组织工程支架材料的制备方法及其应用。本专利技术的复合三维多孔骨组织工程支架材料的制备方法包括如下步骤(1)混合将CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃纳米粉体、I型胶原蛋白、透明质酸、磷脂酰丝氨酸混合，搅拌均匀，制得混合液；(2)交联在上述混合液中加入缓冲剂，调节pH值为5～6，再加入交联剂3～6mg/ml进行交联处理；(3)将经步骤(2)交联处理后得到的混合液于-60～80℃下冷冻10～20小时，用0.1mol/l的Na2HPO4溶液浸泡1～3小时，再用去离子水清洗30～50分钟，清洗后经脱水，真空干燥；上述各组分的重量份用量如下CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃纳米粉体50～80I型胶原蛋白 10～35透明质酸 2～8磷脂酰丝氨酸 2～8所述CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃纳米粉体中CaO占36％～16％重量、P2O5占4％重量、SiO260％～80％重量。优选方案如下步骤(2)中，缓冲剂是乙撑磺酸(MES)或者醋酸，交联剂为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺(EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或戊二醛。步骤(1)中，所述CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃纳米粉体可由下述步骤制备得到(1)制备微乳液在环己烷中加入辛烷基酚基聚氧乙烯醚(TritonX-100)、助表面活性剂及浓度为12.5％重量的氢氧化铵水溶液或浓度为0.6M的硝酸钙水溶液，配制氢氧化铵溶液的微乳液和硝酸钙溶液的微乳液；氢氧化铵溶液的微乳液中，各组分摩尔比为环己烷∶TritonX-100∶助表面活性剂∶氢氧化铵水溶液＝30∶1∶5～10∶0.5～1.5；硝酸钙溶液的微乳液中，各组分摩尔比为环己烷∶TritonX-100∶助表面活性剂∶硝酸钙水溶液＝30∶1∶5～10∶0.5～1.5，所述助表面活性剂为正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇中的一种或一种以上混合物；(2)水解步骤(1)得到的氢氧化铵溶液的微乳液中加入正硅酸乙脂(TEOS)和磷酸三乙脂(TEP)发生水解反应，水解反应时间为30～60分钟，各组分重量比为正硅酸乙脂(TEOS)∶磷酸三乙脂(TEP)∶氢氧化铵溶液的微乳液＝9～13∶1∶50～100；(4)陈化将上述混合液在室温下放置3-4天；(5)脱膜在上述混合液中加入浓度为70％-80％重量的丙酮溶液，发生絮凝，分离出絮凝胶体，用浓度为70％-80％重量的丙酮溶液或无水乙醇清洗3-4次；(6)干燥将上述絮凝胶体真空干燥后，在600℃-700℃温度下热处理2-3小时。本专利技术制备的复合三维多孔骨组织工程支架材料孔径为200μm～500μm，孔隙率为80％～90％。本专利技术制备的复合三维多孔骨组织工程支架材料可应用与制备用于修复受损的骨组织的骨替代材料。本专利技术的仿生型复合三维多孔骨组织工程支架材料使用的胶原蛋白、透明质酸是天然骨组织的主要有机成分，磷脂酰丝氨酸是细胞膜的一种组分，具有调制矿化的作用，生物玻璃是高活性的纳米粉体，因此本专利技术的材料具有良好的骨结合力和细胞亲和性，可促使植入体在短期内与骨组织形成牢固的生物结合，能够用在医疗领域中作为骨替代材料修复受损的骨组织，具有很高的生物活性和生物相容性。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点 (1)本专利技术的材料成分与结构更接近于天然骨组织，具有更高的生物活性和生物相容性。(2)本专利技术使用的胶原蛋白、透明质酸是天然骨组织的主要有机成分，磷脂酰丝氨酸是细胞膜的一种组分，具有调制矿化的作用，生物玻璃是高活性的纳米粉体，因此本专利技术的材料具有良好的骨结合力和细胞亲和性，可促使植入体在短期内与骨组织形成牢固的生物结合。(3)本专利技术采用仿生方法，利用冷冻干燥技术，避免了高温高压对材料性能的破坏，并节约了成本。(4)本专利技术可以通过调节支架材料各成分的含量及工艺参数，改变支架材料的结构及力学强度。附图说明图1是实施例1制备的复合三维多孔骨组织工程支架材料的扫描电镜图；图2是实施实例2制备的复合三维多孔骨组织工程支架材料的扫描电镜图。具体实施例方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步说明，本专利技术并不限于此。实施例1(一)制备CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃纳米粉体(1)制备微乳液有机模板在环己烷中加入辛烷基酚基聚氧乙烯醚(TritonX-100)、助表面活性剂及氢氧化铵水溶液(浓度12.5％)或硝酸钙水溶液(浓度0.6M)，配制氢氧化铵溶液的微乳液和硝酸钙溶液的微乳液；(2)水解加入正硅酸乙脂(TEOS)和磷酸三乙脂(TEP)到氢氧化铵溶液的微乳液中，发生水解反应，水解反应时间为30～60分钟，正硅酸乙脂(TEOS)∶磷酸三乙脂(TEP)∶氢氧化铵水溶液的重量比为9∶1∶50；(3)混合将步骤(1)配置的硝酸钙溶液的微乳液按体积比1∶1加入到步骤(2)得到的微乳液中，搅拌60分钟，得到混合液；(4)陈化将上述混合液在室温下放置3天； (5)脱膜在上述混合液中加入80％(浓度)的丙酮溶液，发生絮凝，分离出絮凝胶体，用80％(浓度)的丙酮溶液或无水乙醇清洗3次；(6)干燥将上述絮凝胶体真空干燥后，在600℃温度下热处理3小时。步骤(1)中，所述硝酸钙溶液的微乳液中各组分摩尔比范围为环己烷∶TritonX-100∶助表面活性剂∶硝酸钙水溶液(mol比)＝30∶1∶6∶0.75，所述氢氧化铵溶液的微乳液中各组分摩尔比范围为环己烷∶TritonX-100∶助表面活性剂∶氢氧化铵水溶液(m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合三维多孔骨组织工程支架材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（１）混合：将ＣａＯ－Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］－ＳｉＯ↓［２］系统生物活性玻璃纳米粉体、Ｉ型胶原蛋白、透明质酸、磷脂酰丝氨酸混合，搅拌均匀，制得混合液；（２） 交联：在上述混合液中加入缓冲剂，调节ｐＨ值为５～６，再加入交联剂３～６ｍｇ／ｍｌ进行交联处理；（３）将经步骤（２）交联处理后得到的混合液于－６０～８０℃下冷冻１０～２０小时，用０．１ｍｏｌ／ｌ的Ｎａ↓［２］ＨＰＯ↓［４］溶液浸泡１～ ３小时，再用去离子水清洗３０～５０分钟，清洗后经脱水，真空干燥；上述各组分的重量份用量如下：ＣａＯ－Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］－ＳｉＯ↓［２］系统生物活性玻璃纳米粉体５０～８０Ｉ型胶原蛋白１０～３５透明质酸 ２～８磷脂酰丝氨酸２～８所述ＣａＯ－Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］－ＳｉＯ↓［２］系统生物活性玻璃纳米粉体中ＣａＯ占３６％～１６％重量、Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］占４％重量、ＳｉＯ↓［２］６０％～８０％重量。
【技术特征摘要】
1.一种复合三维多孔骨组织工程支架材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)混合将CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃纳米粉体、I型胶原蛋白、透明质酸、磷脂酰丝氨酸混合，搅拌均匀，制得混合液；(2)交联在上述混合液中加入缓冲剂，调节pH值为5～6，再加入交联剂3～6mg/ml进行交联处理；(3)将经步骤(2)交联处理后得到的混合液于-60～80℃下冷冻10～20小时，用0.1mol/l的Na2HPO4溶液浸泡1～3小时，再用去离子水清洗30～50分钟，清洗后经脱水，真空干燥；上述各组分的重量份用量如下CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃纳米粉体50～80I型胶原蛋白 10～35透明质酸 2～8磷脂酰丝氨酸 2～8所述CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃纳米粉体中CaO占36％～16％重量、P2O5占4％重量、SiO260％～80％重量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中，缓冲剂是乙撑磺酸(MES)或者醋酸，交联剂为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺(EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或戊二醛。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤(1)中，所述CaO-P2O5-SiO2系统生物活性玻璃纳米粉体由下述步骤制备得到(1)制备微乳液在环己烷中加入辛烷基酚基聚氧乙烯醚(TritonX-100)、助表面活性剂及浓度为12.5％重量的氢氧化铵水溶液或浓度为0.6M的硝酸钙水溶液，配制...
【专利技术属性】
技术研发人员：王迎军，陈晓峰，赵娜如，杨春蓉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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