专利名称：可塑性医用骨修复复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多糖、胶原及无机钙盐的复合材料及其制备方法。此材料可塑，有粘性，外观及手感呈胶泥状。用于骨填充、修复。属于医用生物材料领域。
背景技术：
目前骨科医用材料繁多，有起支撑作用的金属医疗器械，也有各种生物相容性及降解性良好的医用复合材料，如同种骨、异种骨、胶原基骨修复材料、骨修复陶瓷、硅基骨修复材料、聚合物基骨修复材料。目的均是缩小骨断端距离，提供良好的骨支架，增强骨传导性，帮助加快骨伤愈合。但这些材料大都为固体，且外观规整，这要求医生在手术过程中不是对产品进行修整加工，就是要对病人的骨伤处进行再修整，增添了临床医生操作的难度，也增加了病人的痛苦。更主要的问题是这些材料填充或固定后留下的缝隙仍然可大可小，·弥合性差，即骨传导的结构建立不充分，最终延长了骨愈合时间。有鉴于此，开发一种可塑形的，外观感受类似胶泥性质的具有骨传导和骨诱导的复合材料十分重要。本公司采用了利用多糖与胶原溶液搅拌混合后与无机钙盐在一定环境温度下混合搅拌，使其自由组合，再通过碱溶液调节PH值到一定范围内的方法制备此类复合材料。此方法制得的复合材料，均匀、可塑、不松散，稳定性好，且接近天然骨，具有良好的生物相容性和生物降解性。
发明内容
本材料选用了多糖与胶原溶液搅拌混合制得的有机组分与无机钙盐在一定环境温度下混合搅拌自由组合，再通过碱溶液调节PH值到一定范围内的方法制成。能够满足临床填充方便的要求。通过添加骨形态发生蛋白和转化生长因子，进一步增加材料的骨传导与骨诱导作用。主要操作步骤如下I、胶原溶液的制备市售I型胶原、II型胶原、III型胶原之一或多种，溶于
0.01% 0.1% (w/w)的盐酸或0. 01 % 3. 0% (w/w)的磷酸，搅拌均匀，制得浓度为
0.I15. 0% (w/w)的溶液。2、有机组分的制备市售壳聚糖盐酸盐、羧化壳聚糖、糖胺聚糖、蛋白聚糖、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖季胺盐、壳聚糖硫酸脂、类透明质酸壳聚糖、海藻酸钠、透明质酸、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维钠或羟丙基纤维素钠中的一种或两种多糖与胶原溶液中的胶原按质量比为(I 10) (10 I)的比例搅拌混合均匀。3、碱溶液市售氢氧化钠，溶液配制，使其浓度为0. 5mol/L 5. OmoI/L04、无机钙盐市售氯化钙、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙之一。5、可塑性医用骨修复复合材料的制备有机组分与无机钙盐在温度为(1°C 400C )的环境下混合搅拌自由组合，0. 5h 24h后，碱溶液调pH值,使最终pH值为(6 10)。有机组分中的胶原溶液的胶原质量与无机钙盐的质量比为(I 5) (I 8)。组合结束后，用抽滤、板压或冷冻干燥的方法将复合材料的干燥失重控制在20% 70%，添加市售骨形态发生蛋白(BMP)、转化生长因子(TGF-P1、0 2、0 3、0 4、^ 5)之一或多种，捣匀。添加量与胶原的质量关系为(0. 02ii g I. Oii g)/g，即I. Og胶原中可添加(0. 02ii g l.Oug)市售骨形态发生蛋白(BMP)、转化生长因子(TGF-0 I、P 2、P 3、P 4、P 5)之一或多种。最后密封包装，Y射线辐照灭菌。
具体实施例方式实施例I、取市售壳聚糖盐酸盐I. 0g，缓慢倒进IOOml浓度为5. 0%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原和III型胶原的混合胶原溶于0. 2%磷酸。搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末15. 0g，搅拌I小时，环境温度23°C。用I. Omol/L氢氧化钠溶液调pH值至9。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为70%，添加市售骨形态发生蛋白 (BMP) 5. Oii g，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为I : 5 ;骨形态发生蛋白(BMP)与胶原的关系为I. Oii g/g;胶原与无机钙盐的质量比为I : 3。实施例2、取市售海藻酸钠I. 3g，缓慢倒进IOOml浓度为13. 0%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原和II型胶原的混合胶原溶于3.0%磷酸。搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末65. Og,搅拌7小时，环境温度23°C。用5. 0mol/L氢氧化钠溶液调pH值至6。将所得复合材料冷冻干燥去除部分水分，干燥失重为20%，添加市售骨形态发生蛋白(BMP)O. 4 iig，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为I : 10 ;骨形态发生蛋白(BMP)与胶原的关系为0.03 yg/g;胶原与无机钙盐的质量比为I : 5。实施例3、取市售羧化壳聚糖I. 5g，缓慢倒进IOOml浓度为I. 0%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原和III型胶原的混合胶原溶于0. 2%盐酸。搅拌均匀后，缓慢倒入磷酸钙粉末2. Og,搅拌12小时，环境温度38°C。用I. 0mol/L氢氧化钠溶液调pH值至9。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为40%，添加市售骨形态发生蛋白(BMP)O. 2 yg，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为3 2 ;骨形态发生蛋白(BMP)与胶原的关系为0. 2 ii g/g ;胶原与无机钙盐的质量比为I : 2。实施例4、取市售壳聚糖乳酸盐5. 0g，缓慢倒进IOOml浓度为5. 0%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原和II型胶原及III型胶原的混合胶原溶于0. 2%盐酸。搅拌均匀后，缓慢倒入磷酸氢钙粉末15. Og,搅拌8小时，环境温度2°C。用3. 0mol/L氢氧化钠溶液调PH值至10。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为40%，添加市售骨形态发生蛋白(BMP)O. 2 ii g，捣勻。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为1:1;骨形态发生蛋白(BMP)与胶原的关系为0.04 iig/g;胶原与无机钙盐的质量比为I : 3。实施例5、取市售壳聚糖季胺盐10. 0g，缓慢倒进IOOml浓度为10. 0%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为II型胶原和III型胶原的混合胶原溶于0. 2%盐酸。搅拌均匀后，缓慢倒入磷酸二氢钙粉末10. Og,搅拌2小时，环境温度10°C。用0. 5mol/L氢氧化钠溶液调PH值至9。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为40%，添加市售骨形态发生蛋白(BMP)O. 2iig，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为I : I;骨形态发生蛋白(BMP)与胶原的关系为0.02 yg/g;胶原与无机钙盐的质量比为I : I。实施例6、取市售壳聚糖硫酸脂2. 0g，缓慢倒进IOOml浓度为0. 5%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原溶于0. 2%磷酸，搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末I. Og,搅拌0. 5小时，环境温度15°C。用2. 5mol/L氢氧化钠溶液调pH值至7。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为35%，添加市售骨形态发生蛋白(BMP)O. 2 yg，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为4 I ;骨形态发生蛋白(BMP)与胶原的关系为0.4 iig/g;胶原与无机钙盐的质量比为I : 2。实施例7、取市售类透明质酸壳聚糖3. Og,缓慢倒进IOOml浓度为2. 0%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原和III型胶原的混合胶原溶于0. 2%磷酸，搅拌均匀 后，缓慢倒入氯化钙粉末I. 0g，搅拌5小时，环境温度18°C。用2. 8mol/L氢氧化钠溶液调PH值至10。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为40%，添加市售骨形态发生蛋白(BMP)O. 2 yg，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为3 2;骨形态发生蛋白(BMP)与胶原的关系为0.1 yg/g;胶原与无机钙盐的质量比为2 I。实施例8、取市售羧甲基纤维素钠8. 0g，缓慢倒进IOOml浓度为2. 0 %的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为II型胶原和III型胶原的混合胶原溶于0. 2%磷酸，搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末I. 0g，搅拌10小时，环境温度1°C。用4. Omol/L氢氧化钠溶液调pH值至8。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为10%，添加市售转化生长因子(TGF-@2)0. 5iig，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为4 I ;转化生长因子(TGF-P2)与胶原的关系为0.25 iig/g;胶原与无机钙盐的质量比为2 I。实施例9、取市售壳聚糖盐酸盐I. 5g和羧甲基纤维素钠I. 5g，分别缓慢倒进IOOml浓度为I. 5%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原溶于I. 0%磷酸，搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末I. 2g，搅拌18小时，环境温度25°C。用2. Omol/L氢氧化钠溶液调pH值至8。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为50%，添加市售转化生长因子(TGF-P5)1.5iig，捣勻。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为2 I ;转化生长因子(TGF-P5)与胶原的关系为I. Oy g/g;胶原与无机钙盐的质量比为5 4。实施例10、取市售透明质酸3. Og,缓慢倒进IOOml浓度为2. 0 %的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为II型胶原和III型胶原混合胶原溶于0. 2%磷酸，搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末I. Og,搅拌16小时，环境温度25°C。用2. 0mol/L氢氧化钠溶液调pH值使最终PH值至10。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为40%，添加市售转化生长因子0^邻3)1.51^，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为3 2 ；转化生长因子(TGF-P3)与胶原的关系为0.75 yg/g;胶原与无机钙盐的质量比为2 I。实施例11、取市售羟乙基纤维钠4. 0g，缓慢倒进IOOml浓度为2. 0%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为II型胶原溶于0. 2%磷酸，搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末I. Og,搅拌4小时，环境温度15°C。用2. Omol/L氢氧化钠溶液调pH值至10。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为40%，添加市售转化生长因子(TGF-0 1)1.5 yg，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为2 I ;转化生长因子(TGF-P I)与胶原的关系为0. 75ii g/g ;胶原与无机I丐盐的质量比为2 I。实施例12、取市售羟丙基纤维钠4. 2g，缓慢倒进IOOml浓度为I. 8%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为III型胶原溶于0.2%盐酸，搅拌均匀后，缓慢倒入磷酸钙粉末9. Og,搅拌4小时，环境温度8°C。0.8mol/L氢氧化钠溶液调pH值至8。将所得复合材料冷冻干燥去除部分水分，干燥失重为20%，添加市售转化生长因子(TGF-P4)1. 35ii g，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为7 3;转化生长因子(TGF-P4)与胶原的关系为0. 75 u g/g ;胶原与无机I丐盐的质量比为1:5。实施例13、 取市售壳聚糖盐酸盐2. 5g和羟丙基纤维钠2. 0g，分别缓慢倒进IOOml浓度为I. 5%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原溶于I. 0%磷酸。搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末12. Og,搅拌8小时，环境温度35°C。用3. 8mol/L氢氧化钠溶液调PH值至6。将所得复合材料板压去除部分水分，干燥失重为50%，密封包装，y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为3 I ;胶原与无机钙盐的质量比为I : 8。实施例14、取市售壳糖胺聚糖10. 5g，分别缓慢倒进IOOml浓度为I. 5%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原溶于1.0%磷酸。搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末9.(^，搅拌12小时，环境温度301。用1.8mol/L氢氧化钠溶液调PH值至6。将所得复合材料冷冻干燥去除部分水分，干燥失重为50%，密封包装，y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为7 : I ;胶原与无机I丐盐的质量I : 6。实施例15、取市售壳蛋白聚糖3. 0g，分别缓慢倒进IOOml浓度为4. 5 %的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原溶于1.0%磷酸。搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末
9.0g，搅拌24小时，环境温度23°C。用0. 8mol/L氢氧化钠溶液调pH值至7。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为60%，密封包装，y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为2 : 3 ;胶原与无机钙盐的质量比为1:2。实施例16、取市售壳聚糖盐酸盐I. 2g和海藻酸钠I. 5g，分别缓慢倒进IOOml浓度为I. 5%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原溶于I. 0%磷酸。搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末6. Og,搅拌20小时，环境温度23°C。用2. 0mol/L氢氧化钠溶液调pH值至7.5。将所得复合材料抽滤去除部分水分，将干燥失重为50%，密封包装，y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为9 5 ;胶原与无机钙盐的质量比为I : 4。实施例17、取市售海藻酸钠0. 5g和羟丙基纤维钠2. Og,分别缓慢倒进IOOml浓度为I. 5%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原溶于I. 0%磷酸。搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末7. 5g，搅拌8小时，环境温度5°C。用2. 8mol/L氢氧化钠溶液调pH值至6。将所得复合材料板压去除部分水分，干燥失重为50%，密封包装，y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为5 3 ;胶原与无机I丐盐的质量比为1:5。实施例18、取市售壳聚糖盐酸盐I. 5g和羧甲基纤维素钠I. 5g，分别缓慢倒进IOOml浓度为
I.5%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原溶于I. 0%磷酸，搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末I. 2g，搅拌18小时，环境温度25°C。用2. Omol/L氢氧化钠溶液调PH值至8。将所得复合材料抽滤去除部分水分，干燥失重为50%，添加市售转化生长因子(TGFH、@ 2、0 3、0 4、@ 5)1.5 yg，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为2 I ;转化生长因子与胶原的关系为I. Oy g/g;胶原与无机钙盐的质量比为5 4。
实施例19、取市售壳聚糖盐酸盐I. 2g和海藻酸钠I. 5g，分别缓慢倒进IOOml浓度为I. 5%的胶原溶液中，边搅拌边倒入。其中胶原溶液为I型胶原溶于I. 0%磷酸。搅拌均匀后，缓慢倒入氯化钙粉末6. Og,搅拌20小时，环境温度23°C。用2. Omol/L氢氧化钠溶液调pH值至7. 5。将所得复合材料抽滤去除部分水分，将干燥失重为50%，添加市售骨形态发生蛋白(BMP)O. 3 yg，捣匀。密封包装，Y射线辐照灭菌。多糖与胶原的质量比为9 5;骨形态发生蛋白(BMP)与胶原的关系为0. 2 ii g/g ;胶原与无机钙盐的质量比为I : 4。
权利要求
1. 一种由多糖、胶原及无机钙盐组合的复合材料，是多糖和胶原溶液混合所得的有机组分与无机钙盐混合搅拌自由组合而成的复合材料，并通过在密封包装前添加骨形态发生蛋白和转换生长因子的方法增加材料的骨传导和骨诱导性。其特征包括下列步骤 (1)、市售I型胶原、II型胶原、III型胶原之一或多种，溶于0.01% 0.I % (w/w)的盐酸或0. 01% 3. 0% (w/w)的磷酸，搅拌均匀，制得浓度为0. 1% 15% (w/w)的胶原溶液。
(2)、市售壳聚糖盐酸盐、羧化壳聚糖、糖胺聚糖、蛋白聚糖、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖季胺盐、壳聚糖硫酸脂、类透明质酸壳聚糖、海藻酸钠、透明质酸、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维钠或羟丙基纤维素钠其中的一种或两种多糖与胶原溶液中的胶原按质量比为(I 10) (10 I)的比例搅拌混合，形成有机组分。
(3)、有机组分与市售氯化钙、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙之一的无机钙盐在温度为(1°C 40°C)的环境下混合搅拌自由组合，组合0.5h 24h后，碱溶液调pH值，使最终pH值为(6 10)。有机组分中的胶原与无机钙盐的质量比为(I 5) (I 8)。
(4)、用抽滤、板压或冷冻干燥的方法使复合材料的干燥失重控制在20% 70%，按每·I. Og胶原添加(0.02iig l.Oiig)市售骨形态发生蛋白(BMP)、转化生长因子(TGF-M、·3 2、0 3、0 4、￠5)之一或多种的比例关系添加市售骨形态发生蛋白(BMP)和转化生长因子(TGF-3 I、￠2, ￠3, ￠4, P 5)，捣勻，密封包装。
全文摘要
本发明描述了一种可用于临床骨填充、修复的，可塑的骨修复复合材料及其制备方法。属于医用生物材料领域。主要解决目前临床中使用的骨修复材料存在的形状固定规整、不易随意塑型的问题，而且通过添加具有骨诱导性的骨形态发生蛋白和转化生长因子，来实现进一步加快骨伤愈合的目的。通过此方法制备所得的材料是多糖、胶原溶液和无机钙盐在一定环境温度下混合搅拌自由组合，通过调节pH值到一定范围内的方法制得，为稳定的、可塑型的、有粘性的胶泥状填充物，有助于骨科缺损部位的完全填充，增强其成骨效果。
文档编号A61L27/12GK102764452SQ20111011631
公开日2012年11月7日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者万力, 张春红, 王宗龙 申请人:天津市贝亿生物制品有限公司