專利名稱：膠原基仿生骨基質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠原與羥基磷灰石的復(fù)合材料及其制造方法。用于骨填充、修復(fù)和替代。屬于醫(yī)用生物材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人體骨修復(fù)和替代材料的研究起步較早。從人們嘗試用柳條、象牙和石頭等來修復(fù)骨骼及牙的缺損開始。到金屬材料的應(yīng)用和醫(yī)用聚合物材料進(jìn)入臨床以及隨后一些隋性陶瓷材料的使用，至今進(jìn)入了納米復(fù)合材料的階段。但直至今天臨床上仍沒有比異種骨和同種骨更好的材料。而異種骨和同種骨都不同程度地存在著來源有限、排異反應(yīng)大、傳染其它疾病的風(fēng)險(xiǎn)。人們通過對人骨結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，骨的主要成份是I型膠原和羥基磷灰石，且人骨是具有復(fù)雜分級結(jié)構(gòu)的天然生物復(fù)合材料，其組元經(jīng)過精巧的組裝而獲得優(yōu)異的性能。骨的組合是通過磷酸鈣礦物有序地沉積在膠原基質(zhì)上，再將礦化的膠原有序排列而成的。其強(qiáng)度和韌性最佳匹配的綜合力學(xué)性能，與有機(jī)和無機(jī)組元的微結(jié)構(gòu)特征及在分子水平上的獨(dú)特組裝是密不可分的。

發(fā)明內(nèi)容
由于本發(fā)明采用了自組裝和等靜壓技術(shù)，使人工制備的骨基質(zhì)更加接近天然骨基質(zhì)，使其在應(yīng)用效果上達(dá)到甚至超過了同種骨和異種骨，并克服了同種骨和異種骨現(xiàn)存的問題。
本方法包括以下步驟1、Ca2+懸濁液的制備市售或自制Ca(OH)2、CaCl2或CaHPO4，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下溶在去離子水中，使?jié)舛冗_(dá)到0.05~2mol/L。
2、膠原磷酸溶液制備市售膠原分散在0.05~2mol/L的磷酸溶液中，配成膠原的含量為5mg/ml的溶液。
3、復(fù)合材料的制備取一定容積的容器作為自組裝系統(tǒng)的反應(yīng)器，先加一定量的去離子水，將前面制得的氫氧化鈣懸濁液和膠原/磷酸溶液同時(shí)滴加到反應(yīng)器中并不斷攪拌，滴加量和比例通過計(jì)算使鈣磷比達(dá)到1.67±1，滴加過程中用pH計(jì)控制反應(yīng)體系的pH值在8~11之間，反應(yīng)溫度控制在2~45℃之間，但反應(yīng)必須恒溫進(jìn)行，這一過程中應(yīng)有絮狀沉淀產(chǎn)生，并纏繞在攪拌片上，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)攪拌12hr，于2~8℃保存12hr后，抽濾或壓濾并洗滌沉淀。
4、材料的預(yù)成型與干燥將制得的沉淀在模具中用較低的壓力(2~8MPa)預(yù)成型，然后再將樣品冷凍干燥。
5、材料的成型將凍干的樣品在一定壓力(100~300MPa)下等靜壓壓制得到致密堅(jiān)硬的烴基磷灰石/膠原復(fù)合材料。(改變反應(yīng)物的比例可制得不同膠原含量的膠原/烴基磷灰石復(fù)合材料)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、取碳酸鈣100g于坩鍋中，在1050℃下鍛燒3小時(shí)制得氧化鈣，放置于干燥器中備用。取碳酸鈣鍛燒制得的氧化鈣1.12g，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下溶在200ml去離子水中，攪拌過夜使之充分硝化為氫氧化鈣的懸濁液備用。取相當(dāng)于1g干膠原的新制膠原溶解分散在120ml、0.1mol/L的磷酸溶液中，配成200ml的溶液，其中膠原的含量為5mg/ml，磷酸的濃度為0.06mol/L。取1000ml的燒杯作為自組裝系統(tǒng)的反應(yīng)器，先加200ml去離子水，恒溫至40±2℃，將前面制得的氫氧化鈣懸濁液和膠原/磷酸溶液同時(shí)滴加到反應(yīng)器中并不斷攪拌，滴加過程中用pH計(jì)控制反應(yīng)體系的pH值在9±0.1，滴加過程中應(yīng)有絮狀沉淀產(chǎn)生，并纏繞在攪拌片上，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)攪拌12hr后抽濾洗滌沉淀，于2~8℃保存12hr后。將制得的沉淀在模具中用6MPa壓力預(yù)成型，然后再將樣品冷凍干燥。將凍干的樣品在180MPa下等靜壓壓制得到致密堅(jiān)硬的烴基磷灰石/膠原復(fù)合材料，其中膠原質(zhì)量含量約為33％。
實(shí)施例2、取市售Ca(OH)25.6g，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下溶在750ml去離子水中，攪拌過夜使之充分硝化為氫氧化鈣的懸濁液備用。取相當(dāng)于4.1g干膠原的新制膠原溶解分散在450ml、0.1mol/L的磷酸溶液中，配成750ml的溶液，其中膠原的含量為5.5mg/ml，磷酸的濃度為0.06mol/L。取3000ml的燒杯作為自組裝系統(tǒng)的反應(yīng)器，先加300ml去離子水，恒溫至35±2℃，將前面制得的氫氧化鈣懸濁液和膠原/磷酸溶液同時(shí)滴加到反應(yīng)器中并不斷攪拌，滴加過程中用pH計(jì)控制反應(yīng)體系的pH值在10±0.1，滴加過程中應(yīng)有絮狀沉淀產(chǎn)生，并纏繞在攪拌片上，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)攪拌12hr后抽濾洗滌沉淀，于2~8℃保存12hr。將制得的沉淀在模具中用10MPa預(yù)成型，然后再將樣品冷凍干燥。將凍干的樣品在300MPa等靜壓壓制得到致密堅(jiān)硬的烴基磷灰石/膠原復(fù)合材料，其中膠原質(zhì)量含量約為36％。
實(shí)施例3、取市售CaCl211.1g，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下溶在1500ml去離子水中，攪拌過夜使之成為懸濁液備用。取相當(dāng)于10g干膠原的新制膠原溶解分散在900ml、0.1mol/L的磷酸溶液中，配成1500ml的溶液，其中膠原的含量為6.7mg/ml，磷酸的濃度為0.06mol/L。取3000ml的燒杯作為自組裝系統(tǒng)的反應(yīng)器，先加300ml去離子水，恒溫至25±2℃，將前面制得的氫氧化鈣懸濁液和膠原/磷酸溶液同時(shí)滴加到反應(yīng)器中并不斷攪拌，滴加過程中用pH計(jì)控制反應(yīng)體系的pH值在8±0.1，滴加過程中應(yīng)有絮狀沉淀產(chǎn)生，并纏繞在攪拌片上，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)攪拌12hr后抽濾洗滌沉淀，于2~8℃保存12hr。將制得的沉淀在模具中用8MPa預(yù)成型，然后再將樣品冷凍干燥。將凍干的樣品在200MPa等靜壓壓制得到致密堅(jiān)硬的烴基磷灰石/膠原復(fù)合材料，其中膠原質(zhì)量含量約為40％。
實(shí)施例4、取市售CaHPO413.7g，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下溶在1500ml去離子水中，攪拌過夜使之成為懸濁液備用。取相當(dāng)于15g干膠原的新制膠原溶解分散在900ml、0.1mol/L的磷酸溶液中，配成1500ml的溶液，其中膠原的含量為10mg/ml，磷酸的濃度為0.06mol/L。取3000ml的燒杯作為自組裝系統(tǒng)的反應(yīng)器，先加300ml去離子水，恒溫至30±2℃，將前面制得的氫氧化鈣懸濁液和膠原/磷酸溶液同時(shí)滴加到反應(yīng)器中并不斷攪拌，滴加過程中用pH計(jì)控制反應(yīng)體系的pH值在9.5±0.1，滴加過程中應(yīng)有絮狀沉淀產(chǎn)生，并纏繞在攪拌片上，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)攪拌12hr后抽濾洗滌沉淀，于2~8℃保存12hr。將制得的沉淀在模具中用7MPa預(yù)成型，然后再將樣品冷凍干燥。將凍干的樣品在250MPa等靜壓壓制得到致密堅(jiān)硬的烴基磷灰石/膠原復(fù)合材料，其中膠原質(zhì)量含量約為45％。
權(quán)利要求
一種膠原與羥基磷灰石的復(fù)合材料，是由I型膠原與Ca2+仿生礦化自組裝而成的，其特征在于該方法包括下列各步驟1.將膠原分散于0.05~2mol/L的磷酸溶液中，使膠原含量達(dá)到1~10mg/ml；
2.市售或自制的Ca(OH)2、CaCl2或CaHPO4，制備成濃度為0.05~2mol/L的Ca2+懸濁液，使用量依據(jù)膠原磷酸溶液的用量，以達(dá)到1.67±1的鈣磷比；；
3.將膠原磷酸溶液和Ca2+懸濁液分別裝在兩個(gè)容器中，通過蠕動(dòng)泵或人工滴加到由去離子水組成的水相體系中，其中自組裝溫度控制在2~45℃，PH值為8~11，完成后攪拌12hr，并于2~8℃保存12hr；
4.通過抽濾或壓濾收集并洗滌沉淀，在液壓裝置中壓制成型，壓力在2~8MPa，壓制的形狀可視模具而定；
5.壓制成的材料凍干后進(jìn)行等靜壓，等靜壓壓力為100~300MPa。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種可用于臨床骨填充、修復(fù)和替代的材料。屬于醫(yī)用生物材料領(lǐng)域。主要解決目前臨床中使用的骨修復(fù)材料存在的生物相容性不強(qiáng)和力學(xué)性能欠佳的問題。我們制備的材料是利用I型膠原與Ca
文檔編號A61F2/28GK1919359SQ200610013009
公開日2007年2月28日 申請日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者畢宏偉, 謝磊 申請人:天津市威曼生物材料有限公司