載植物生長因子4,5′,7-三羥基異黃酮的生物復(fù)合材料多孔支架的制備方法
【專利說明】載植物生長因子4,5' ,7-三羥基異黃酮的生物復(fù)合材料 多孔支架的制備方法
[0001] 本申請是申請日：2014年6月30日、【申請?zhí)枴?01410303875. 9、發(fā)明名稱：載大豆 異黃酮的生物復(fù)合材料多孔支架及制備的專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種可降解的納米缺鈣磷灰石/多元氨基酸共聚物復(fù)合材料多孔支 架的制備方法，特別是在支架材料中混合有大豆異黃酮作為生長因子成分而可促進(jìn)骨細(xì)胞 增殖和成骨的納米缺鈣磷灰石/多元氨基酸共聚物復(fù)合材料多孔支架的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 骨不連是骨折治療過程中常見的并發(fā)癥。目前臨床治療的主要方法，是通過清除 纖維組織等后再植入植骨材料、改變內(nèi)固定以及對骨折端加壓等手術(shù)方式進(jìn)行。手術(shù)中通 常用到的植骨材料，包括自體骨、異體骨、人工骨。自體骨兼具誘導(dǎo)活性和支架作用，可起到 誘導(dǎo)成骨支架、提供成骨細(xì)胞的作用，成骨效果最好，且不會引起免疫反應(yīng)及疾病傳播，但 其來源有限，并會造成患者的二次傷害，并可能引起取骨區(qū)域的并發(fā)癥。異體骨也是選擇之 一，但具有骨傳導(dǎo)性成骨緩慢，并且存在移植排斥反應(yīng)而導(dǎo)致失敗的缺點(diǎn)，存在傳播肝炎和 艾滋病等傳染性疾病的危險(xiǎn)，同時還牽涉?zhèn)惱韱栴}，因此其應(yīng)用也受到限制。
[0004] 隨著生物材料、組織工程等學(xué)科的發(fā)展，已有多種人工骨替代材料出現(xiàn)，由于人工 骨可批量生產(chǎn)，來源廣泛，能夠最終降低骨缺損治療的成本，因此人工骨材料用于骨不連治 療始終是研宄的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。但單純使用人工骨材料對骨不連這類難愈合骨缺損的治療， 目前的效果并不理想。
[0005] 據(jù)此，利用骨生長因子對細(xì)胞/組織的特殊調(diào)控作用，構(gòu)建人工骨材料復(fù)合促進(jìn) 骨生長因子的復(fù)合支架用于骨不連修復(fù)，已是目前該領(lǐng)域的研宄前沿?zé)狳c(diǎn)之一。分子生 物學(xué)研宄表明，促進(jìn)骨生長成分如骨形成發(fā)生蛋白因子（BMP)能夠激活成骨細(xì)胞中某些基 因，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞細(xì)胞吸附/黏附、增殖與分化等；載體材料則可為骨生長提供相應(yīng)的 鈣、磷成分，因此二者的協(xié)同作用，可實(shí)現(xiàn)骨不連的良好修復(fù)。目前，人工骨復(fù)合BMP已是用 于修復(fù)骨不連的常用方法之一。目前的研宄表明，BMP雖能夠誘導(dǎo)骨間充質(zhì)細(xì)胞分化為骨、 軟骨、肌腱和神經(jīng)等組織，具有強(qiáng)大的成骨作用，能夠促進(jìn)骨組織快速生長而達(dá)到修復(fù)的目 的，但BMP的提取困難，價格昂貴，難以廣泛使用，而且BMP在骨缺損區(qū)域刺激成骨的同時， 也刺激了破骨細(xì)胞的增生，而且破骨細(xì)胞的增生早于成骨細(xì)胞；此外，其缺乏良好的載體材 料，單獨(dú)使用難以滿足長期持續(xù)釋放的要求，而且目前其臨床試驗(yàn)效果顯示弱于動物實(shí)驗(yàn)， 并且BMP的種屬、來源、使用劑量等都對成骨誘導(dǎo)活性會有很大影響。
[0006] 近年有研宄發(fā)現(xiàn)，提取自植物的大豆異黃酮（SI)具有與人體雌激素類似的化學(xué) 結(jié)構(gòu)和類似功能而被稱為植物雌激素，能有效地預(yù)防和治療絕經(jīng)后婦女因缺乏雌激素而導(dǎo) 致的骨質(zhì)疏松、癌癥方面以及心血管方面的疾病。Fanti和Picherit等報(bào)道通過對切除大 鼠卵巢后經(jīng)皮注射和飼喂大豆異黃酮，觀察其對骨骼系統(tǒng)生長發(fā)育影響的結(jié)果表明，注射 大豆異黃酮的實(shí)驗(yàn)組動物的股骨骨干、干骺端以及遠(yuǎn)端股骨網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨密度明顯高于對 照組，并能有效抑制骨質(zhì)流失。
[0007]目前就對大豆異黃酮的使用而言，一般采用經(jīng)皮注射和口服飼喂兩種方式。但這 兩種方式都需要通過機(jī)體的代謝系統(tǒng)將藥物成分運(yùn)送到骨折部位，因此會導(dǎo)致骨折部位的 藥物量不足，不能有效持續(xù)釋放。通常的解決辦法是采用藥物緩釋系統(tǒng)載藥后進(jìn)行緩釋，達(dá) 到持續(xù)并穩(wěn)定濃度給藥，直接作用于病變部位的目的。例如，目前在支架等骨組織修復(fù)材料 中常用的載藥方式，通常是通過浸泡使藥物等活性成分吸附在支架材料的表面。這種方法 使活性成分在支架植入體內(nèi)初期釋放量較大，而支架降解后期則無活性成分的釋放，釋放 速度極不均勻，不能達(dá)到支架完全降解前長效作用于病灶的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 基于上述原因，本發(fā)明將提供一種能夠長期勻速釋放生長因子，有效促進(jìn)對骨不 連缺損修復(fù)，使骨缺損的修復(fù)速度與材料的降解速度匹配的生長因子/復(fù)合材料多孔支架 的制備方法，具體講是一種載大豆異黃酮的生物復(fù)合材料多孔支架的制備方法，以滿足臨 床骨缺損修復(fù)的需要。
[0009] 本發(fā)明制備載大豆異黃酮的生物復(fù)合材料多孔支架的制備方法，是將質(zhì)量比為 1~10:100的納米缺鈣磷灰石-多元氨基酸共聚物復(fù)合材料和生長因子成分，以及為所 述復(fù)合材料質(zhì)量5-15 %的二水硫酸鈣類成分的發(fā)泡劑混合后，以注塑方式，在注射溫度 150~180°C，注射壓力50~70MPa，注射速度80~95%，模具溫度50~70°C的條件下，注 塑成型為所述的多孔支架產(chǎn)物。
[0010] 優(yōu)選地，所述物料注塑成型的注射溫度為175 °C，注射壓力為70MPa，注射速度為 80%，模具的溫度為60°C。由于作為生長因子的Ge的熔點(diǎn)298°C，熱穩(wěn)定性優(yōu)異，因此所述 的注塑溫度低于其熔融溫度，從而可以保持其物理化學(xué)性能，以及其促生長性能均不會被 破壞，特別是保證所形成的多孔材料的孔隙結(jié)構(gòu)。
[0011] 其中所述原料之一的納米缺鈣磷灰石-多元氨基酸共聚物復(fù)合材料，可以采 用文獻(xiàn)(Li h, Gong M, Yang AP, et al. Degradable biocomposite of nano calcium deficient hydroxyapatite/multi-(amino acid)copolymer. International Journal of Nanomedcine. 2012, 7:1287-1295)的方式制備得到。例如，其基本制備過程，可首先將所選 擇的氨基酸單體按比例及適量的水加入反應(yīng)容器并攪拌混合均勻，加熱（例如160°C )脫 水后，升溫（例如210°C)待氨基酸熔融，再加入所述比例的納米缺鈣磷灰石分步進(jìn)行反應(yīng) (例如先反應(yīng)〇. 5-2小時后，繼續(xù)升溫至220°C反應(yīng)0. 5-1小時），冷卻，即得到所述的納米 缺鈣磷灰石-多元氨基酸共聚物復(fù)合材料。為避免氧化，聚合反應(yīng)可在氮?dú)獾榷栊詺怏w保 護(hù)環(huán)境中進(jìn)行和完成。
[0012] 本發(fā)明上述制備方法中所述的硫酸鈣類成分的發(fā)泡劑，采用二水硫酸鈣。
[0013] 在上述的注塑操作條件下，所述的原料混合物在注塑機(jī)內(nèi)可呈熔融狀態(tài)而可直接 在模具中注塑加工成型。在此前提下，為使原料中的所述納米缺鈣磷灰石-多元氨基酸共 聚物復(fù)合材料能與其它已為粉末狀的原料能更快和更好的均勻混合效果，進(jìn)一步可優(yōu)選先 將所述納米缺鈣磷灰石-多元氨基酸共聚物復(fù)合材料碎成粒徑為3~5mm的顆粒后，再與 其余成分混合。
[0014] 在本發(fā)明上述的制備方法中，通過對所述發(fā)泡劑用量的控制和調(diào)整等，還可以改 變支架材料中的孔隙率，從而得到具有不同降解速率的多孔支架，以達(dá)到使其中的生長因 子具有不同的釋放效率，以適應(yīng)和滿足不同的使用需要。例如，適當(dāng)增加所述發(fā)泡劑的用量 比例，可以得到具有更高孔隙率的支架產(chǎn)物，而孔隙率高的支架則可具有較高的降解速度， 因而可以快速釋放所述的生長因子。
[0015] 所述多空支架是以納米缺鈣磷灰石_多元氨基酸共聚物復(fù)合材料多孔支架作為 載體，載體材料中混合有大豆異黃酮作為生長因子成分，生長因子與復(fù)合材料的質(zhì)量比為 1 ~10:100。
[0016]所述作為生長因子成分的大豆異黃酮，為植物來源的5, 4'，7-三羥基異黃酮。
[0017] 所述支架中，異黃酮均勻分布在支架中，而非吸附在支架表面。
[0018] 所述復(fù)合材料中的納米缺鈣磷灰石的質(zhì)量比為10~50%，其余為多元氨基酸共 聚物。
[0019] 所述多孔支架載體的孔隙率為