专利名称：一种骨修复材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种纳米双相磷酸钙/明胶骨修复材料及其制备方法。
背景技术：
骨修复材料的研制开发一直是生物医学工程领域大批科学工作者努力的方向。现在手术中实际使用的骨修复材料效果最好的是自体骨和异体骨。但是自体骨数量有限，而异体骨又有免疫排斥和感染疾病的危险。人们已经开发了由金属、陶瓷、高分子以及其复合材料制成的多种骨修复材料。但是这些材料各有不足，在临床中没有哪一种能够与自体骨或异体骨相媲美。
考虑到自体骨和异体骨的生物学优势主要在于它们的结构和成分与天然骨完全相同。从材料的组成来看，羟基磷灰石(Ca5(PO4)3(OH), HA)相和胶原无疑是复合物的最佳组分。因为HA与自然骨的矿物成分有相似的化学结构，具有优良的生物活性和骨诱导性；而胶原则是一种拥有生物活性的天然聚合物，具有与受体细胞结合的配位体，细胞触发蛋白降解的感受性和天然可塑性好。但是作为骨修复材料，它们都存在性能上的缺陷。首先合成的HA普遍认为是不可降解的，即使纳米尺度可以加速HA的降解，但其降解率仍然非常低。而且在大多数研究中都是使用高温烧结的HA作为矿物组分，并不能发挥HA优良的生物性能。其次胶原主要来自人体或动物，存在来源有限，免疫原性和病原体的传播等问题，使其很难得到后续的发展。从结合方式来看，目前的复合材料主要以机械混合为主，磷酸钙与聚合物之间是一种简单的物理混合物，两者之间没有原子或分子间的结合，合成的材料在体液环境下容易溃散。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种具有很好的生物相容性和很高的生物活性的纳米双相磷酸钙/明胶骨修复材料及其制备方法。为了达到上述目的，本发明提供了一种骨修复材料，以明胶溶液为母液，通过原料氢氧化钙和磷酸反应制备；明胶溶液的浓度为I. OX 10_3-1. OX 10_2g/ml ;磷酸的加入量以明胶重量为基准，每克明胶加入0. 01-0. Imol ;氢氧化I丐与磷酸的摩尔比为I. 55-1. 65。本发明还提供了上述骨修复材料的制备方法，包括以下步骤
a、在8(T90°C下，将明胶(分析纯)溶于去离子水，配置溶度为I.0X10_3 1. 0X10_2g/ml的明胶溶液，冷却至室温；
b、搅拌下，向明胶溶液中缓慢滴加磷酸，使每克明胶中含0.oro. ImolPO43-；
c.步骤b磷酸滴加完成后，搅拌下，缓慢滴加与明胶溶液同体积的氢氧化钙水溶液，加入的氢氧化钙与磷酸的摩尔比为I. 55^1. 65 ;搅拌反应4飞小时，得到白色悬浊液；
d.将上述悬浊液静置24 48小时，离心，取沉淀冷冻干燥后，研磨即得所述骨修复材料干粉。
其中步骤a中8(T90°C的温度通过水浴控制；步骤b和c的搅拌过程通过磁力搅祥器完成。本发明相比现有技术具有以下优点
(I)本发明以氢氧化钙(Ca (OH)2)和磷酸(H3PO4)为原料制备的双相磷酸钙，具有优良的生物活性和骨诱导性，以及可控的降解性能。同时反应原料成本低，且反应副产物仅为水，无须后续对沉淀物进行反复地洗涤、过滤，制备工艺简单，环保。(2)采用明胶溶液作为反应母液，利用其良好细胞活性和无抗原性，作为支架材料可以避免胶原存在的免疫原性和病原体的传播等问题。一方面明胶在双相磷酸钙形成过程中，能够在其表面形成一层有机保护膜，抑制了双相磷酸钙晶粒的过度生长，使其晶粒保持在纳米尺度；另一方面明胶的长链结构使得生成的双相磷酸钙晶粒与明胶结合紧密，排列具有一定规律。由此得到的复合材料不但在成分上与自然骨相似，而且结构上也有一定的仿骨性。(3)本发明制备得到的材料，具有良好的生物相容性和生物活性，可用作骨修复材 料。
图I为实施例I中制备的骨修复材料的XRD图谱；
图2为实施例I中制备的骨修复材料去除明胶后的XRD图谱。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明骨修复材料进行详细说明。实施例I
所用材料为分析纯Ca(OH)2，分析纯H3PO4 (含量彡85%，密度I. 689g/ml)，化学纯明胶。a.在85°C水浴条件下，将明胶溶于去离子水，配置溶度为5. OX 10_3g/ml的明胶溶液100ml，冷却至室温；
b.在明胶溶液中缓慢滴加磷酸I.7ml，滴加时同时用磁力搅拌器搅拌；
c.在上述第二步的溶液中边搅拌边缓慢滴加氢氧化钙的水溶液IOOml(氢氧化钙的量为2. 96g);滴加完成后，磁力搅拌器搅拌5小时，得到白色悬浊液；
d.将上述悬浊液静置36小时，去除上清液，离心分离出沉淀，放入冷冻干燥机干燥，研磨后制得干粉。采用X射线粉末衍射技术(XRD)对样品的晶相进行了表征，如图I所示。其中出现了一些无机相的衍射峰，较高的衍射峰基底说明产物中有机成分明胶的存在。为了进一步确定无机相的成分，我们采用水热法将样品洗涤去除明胶、烘干后进行X射线衍射分析，如图2所示。衍射峰与PDF卡片中磷酸钙(Ca3(PO4)2)的标准图谱(#702065)和羟基磷灰石(Ca5(PO4)3(OH))的标准图谱(#090432)—致，没有检测到明显的杂相峰，说明样品中含有磷酸钙(Ca3 (PO4)2)和羟基磷灰石(Ca5 (PO4)3 (OH))两相成分。根据其中5个衍射峰的峰宽，用谢乐公式估算样品的平均晶粒尺寸，约为87nm。以上结果说明本发明采用的技术方案可以成功获得纳米级双相磷酸钙/明胶粉体。实施例2所用材料为分析纯Ca(OH)2，分析纯H3PO4 (含量彡85%，密度I. 689g/ml)，化学纯明胶。a.在90°C水浴条件下，将明胶溶于去离子水，配置溶度为1.0X10_2g/ml的明胶溶液100ml，冷却至室温；
b.在明胶溶液中缓慢滴加磷酸6.8ml，滴加时同时用磁力搅拌器搅拌；
c.在上述第二步的溶液中边搅拌边缓慢滴加氢氧化钙的水溶液IOOml(氢氧化钙的量为12. 2g);滴加完成后，磁力搅拌器搅拌6小时，得到白色悬浊液；
d.将上述悬浊液静置48小时，去除上清液，离心分离出沉淀，放入冷冻干燥机干燥，研磨后制得干粉。实施例3 所用材料为分析纯Ca(OH)2，分析纯H3PO4 (含量彡85%，密度I. 689g/ml)，化学纯明胶。a.在80°C水浴条件下，将明胶溶于去离子水，配置溶度为1.0X10_3g/ml的明胶溶液100ml，冷却至室温；
b.在明胶溶液中缓慢滴加磷酸0.068ml，滴加时同时用磁力搅拌器搅拌；
c.在上述第二步的溶液中边搅拌边缓慢滴加氢氧化钙的水溶液IOOml(氢氧化钙的量为0. Hg);滴加完成后，磁力搅拌器搅拌4小时，得到白色悬浊液；
d.将上述悬浊液静置24小时，去除上清液，离心分离出沉淀，放入冷冻干燥机干燥，研磨后制得干粉。实施例4
所用材料为分析纯Ca(OH)2，分析纯H3PO4 (含量彡85%，密度I. 689g/ml)，化学纯明胶。a.在80°C水浴条件下，将明胶溶于去离子水，配置溶度为1.0X10_3g/ml的明胶溶液100ml，冷却至室温；
b.在明胶溶液中缓慢滴加磷酸0.68ml，滴加时同时用磁力搅拌器搅拌；
c.在上述第二步的溶液中边搅拌边缓慢滴加氢氧化钙的水溶液IOOml(氢氧化钙的量为I. 22g);滴加完成后，磁力搅拌器搅拌5小时，得到白色悬浊液；
d.将上述悬浊液静置36小时，去除上清液，离心分离出沉淀，放入冷冻干燥机干燥，研磨后制得干粉。实施例5
所用材料为分析纯Ca(OH)2，分析纯H3PO4 (含量彡85%，密度I. 689g/ml)，化学纯明胶。a.在80°C水浴条件下，将明胶溶于去离子水，配置溶度为1.0X10_2g/ml的明胶溶液100ml，冷却至室温；
b.在明胶溶液中缓慢滴加磷酸0.68ml，滴加时同时用磁力搅拌器搅拌；
c.在上述第二步的溶液中边搅拌边缓慢滴加氢氧化钙的水溶液IOOml(氢氧化钙的量为I. 15g);滴加完成后，磁力搅拌器搅拌5小时，得到白色悬浊液；
d.将上述悬浊液静置36小时，去除上清液，离心分离出沉淀，放入冷冻干燥机干燥，研磨后制得干粉。
权利要求
1.一种骨修复材料，其特征在于所述骨修复材料以明胶溶液为母液，通过原料氢氧化钙和磷酸反应制备；所述明胶溶液的浓度为1.0X10_3-1.0X10_2g/ml ;所述磷酸的加入量以明胶重量为基准，每克明胶加入0.01-0. Imol ;所述氢氧化钙与磷酸的摩尔比为I.55-1. 65。
2.权利要求I所述骨修复材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤 a、在8(T90°C下，将明胶溶于去离子水，配置明胶溶液，冷却至室温； b、搅拌下，向明胶溶液中缓慢滴加磷酸； c.步骤b磷酸滴加完成后，搅拌下，缓慢滴加与明胶溶液同体积的氢氧化钙水溶液；滴加完成后，搅拌反应4飞小时，得到白色悬浊液； d.将上述悬浊液静置24 48小时，离心，取沉淀冷冻干燥后，研磨即得所述骨修复材料干粉。
全文摘要
本发明公开了一种骨修复材料及其制备方法。该骨修复材料以氢氧化钙和磷酸为原料，以明胶溶液为反应母液，采用中和法自组装形成白色悬浊液，经离心分离出沉淀，冷冻干燥后研磨得到。本发明制备得到的骨修复材料，具有良好的生物相容性和生物活性。
文档编号A61L27/12GK102861356SQ201210399568
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者刘斌, 姚义俊, 沈国柱, 吴红艳, 苏义, 盛群 申请人:南京信息工程大学