一种含脱钙骨基质DBM的可注射型生物活性玻璃及其制备方法和应用与流程

本发明属于骨损伤修复生物医用材料领域，具体涉及一种含脱钙骨基质dbm的可注射型生物活性玻璃及其制备方法和应用。

背景技术：

临床上由于老年化、肿瘤、创伤、骨髓炎以及骨疾病等原因造成骨缺损患者逐年增加，对骨缺损修复材料的需求日益加大。传统的骨修复方式主要包括自体骨和异体骨的移植，但是存在免疫排斥反应、供源有限以及需要二次手术等问题。随着生物材料的发展，人工修复材料备受关注。生物活性玻璃应用形式多样，相比于块状体修复材料，生物活性玻璃(bioglass,bg)具有良好的流动性、生物相容性、生物活性和可加工性。生物活性玻璃一般含有cao、p2o5，部分含有sio2、mgo、k2o、na2o等，玻璃网络由硅氧四面体或磷氧四面体构成，而碱金属及碱土金属氧化物为网络调整体，网络形成体之间通过桥氧连接，非桥氧则连接网络形成体和网络调整体原子，桥氧和非桥氧的比例决定了玻璃的生物活性。

hench教授于20世纪70年代初基于sio2-na2o-cao-p2o5系统首次研发出45s5生物玻璃(商品名：)，它的化学组成与骨骼相似，在植入生物体后展现良好的生物相容性，这是首次开发出生物玻璃类的骨填充材料。自1985年第1个生物玻璃产品成功上市并临床用于听骨链置换以来，生物玻璃已有十几年的临床应用历史，治疗成功率高达90％。1982年日本京都大学的kokubo在前人研究基础上研制了新型a-w玻璃陶瓷(商品名)用于临床脊柱、髋关节等负重部位的骨修复治疗。生物活性玻璃中发展较为成熟的体系是na2o-cao-sio2-p2o5系统，即45s5生物玻璃，代表组成是(质量分数)：45％sio2、24.5％na2o、24.5％cao以及6.5％p2o5。这种生物玻璃植入人骨的缺损部位，30天内玻璃与骨形成牢固的化学结合。第1个以颗粒型45s5为组成成分的生物玻璃产品是1993年发售的用于修复因牙周病引起的下颌骨缺损。1999年第1个用于骨科的颗粒型45s5生物玻璃(固骼生)通过ce认证投入欧洲市场，用于非承重骨的修复，并于2000年经fda批准进入美国市场。2006年，首个以颗粒型s53p4为组成成分的生物玻璃在欧洲通过ce认证，用于临床自体骨移植的替代治疗。近年来国内外开发出的生物玻璃类产品日益增加，inionbiorestore^tm、plus^tmsphere、glass-ceramics、stronbone^tm、dermafuse^tm/mirragen^tm、bgmorsels、等产品相继问世并应用于骨修复的各种方向。国内上海诺帮生物科技有限公司开发的《生物玻璃骨填充材料》也属于45s5生物玻璃，主要用于非承重部位的骨修复。

生物活性玻璃在填充过程中可能形成相互连通的三维孔隙结构，有利于骨组织的长入及血管生成。材料中的孔隙含量、分布以及尺寸等对成骨和成血管具有重要影响。生物活性玻璃表面的磷酸根基团还可以成为负载骨生长因子的位点。脱钙骨基质(demineralizedbonematrix,dbm)是同种异体骨经冷冻、脱脂、脱钙、去蛋白处理得到的产物，保留了能诱导骨组织形成的生长因子和胶原等基质。dbm释放出的生长因子bmp可以介导细胞黏附，并激活信号传导通路，使来源于骨膜纤维层、血管周围及软组织中具有多能和多向分化特点的诱导性骨祖细胞向软骨、成骨细胞方向转化，实现诱导成骨。

本发明在保持生物活性玻璃粉体良好降解性能和骨传导作用的基础上，加入具有成骨诱导能力的dbm，一方面增加生物活性玻璃膏体内部疏松多孔的结构，另一方面脱钙后柔软质轻的dbm可以部分增加注射性能。液相中的cmc分子溶解后形成粘稠液体，可以增加生物玻璃浆体的注射性能和抗溃散性能，降低生物活性玻璃粉体随血液流动造成栓塞的风险。固相与液相混合后装入注射器内，生物活性玻璃膏体内的各种成分不发生类似于骨水泥的固化反应，长时间保存仍然可以顺利注射，便于临床使用。按此方式构建负载骨生长因子(dbm)、具有良好降解性能的生物活性玻璃产品，能更好地满足临床需求，造福患者，也具有良好的社会和经济效益。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种含脱钙骨基质dbm的可注射型生物活性玻璃及其制备方法和应用。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种含脱钙骨基质dbm的可注射型生物活性玻璃，由固相和液相两部分组成，所述固相由生物活性玻璃粉体与dbm复合而成，所述液相部分为羧甲基纤维素钠溶液。

上述方案中，所述生物活性玻璃粉体与dbm的质量比为3:1～1:1。

上述方案中，所述固相与液相的质量比为2:1～1:2。

上述方案中，所述生物活性玻璃粉体选自45s5生物活性玻璃、s53p4生物活性玻璃、含镁生物活性玻璃、含锶生物活性玻璃和含硼生物活性玻璃中的一种或多种。

上述方案中，所述生物活性玻璃粉体的粒径为4～300μm。

上述方案中，所述生物活性玻璃粉体的形貌为球状、椭球状、片状、或纤维状。

上述方案中，所述dbm的尺寸为100～1200μm。

上述方案中，所述dbm的形貌为球状、片状、或条状。

上述方案中，所述羧甲基纤维素钠溶液的浓度为5～20wt％。

上述方案中，所述羧甲基纤维素钠溶液的粘度系数为8000～12000mpa.s。

上述含脱钙骨基质dbm的可注射型生物活性玻璃的制备方法，包括如下步骤：将生物活性玻璃粉体与dbm均匀混合形成固相，将固相与液相部分搅拌混匀形成生物活性玻璃膏体，然后将膏体转移至注射器中得到含脱钙骨基质的可注射型生物活性玻璃。

本发明的有益效果：1)本发明利用生物活性玻璃与dbm的共同作用，生物活性玻璃在发挥骨传导作用的基础上，可以为新骨生长提供钙源和磷源；dbm释放出的生长因子bmp-2可以诱导骨祖细胞向软骨、成骨细胞方向转化，实现骨诱导作用；同时，dbm增加生物活性玻璃注射后内部的空隙结构，提高了其降解性能，增强了生物活性玻璃的骨传导作用；羧甲基纤维素钠溶液能增加生物活性玻璃的注射性能和抗溃散性能，降低生物活性玻璃颗粒随血液流动造成栓塞的风险。2)本发明所述含脱钙骨基质(dbm)的生物活性玻璃具有生物相容性好、降解性好、成骨性能佳的特点，能更好地满足临床需求。

附图说明

图1为含dbm生物活性玻璃的注射性与抗溃散性。

图2为含dbm生物活性玻璃的xrd分析。

图3为含dbm生物活性玻璃体内植入试验的he染色切片(大鼠)。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

以下实施例中，所述生物活性玻璃为市购的医药级生物活性玻璃；所述脱钙骨基质(dbm)为市购或自制的脱钙骨基质；

实施例1

一种含脱钙骨基质(dbm)的可注射型生物活性玻璃，通过如下方法制备得到：

(1)称量粘度系数为12000mpa.s羧甲基纤维素钠8g，加入100ml去离子水中，溶解，得到液相，室温保存备用；

(2)将粒径为10μm的45s5生物活性玻璃和尺寸为800μm片状的dbm按质量比2:1在小研钵中均匀混合，再按固液比为2:1精确称量液相，将液相加入固相粉末中，迅速搅拌均匀后注射器后得到含脱钙骨基质(dbm)的可注射型生物活性玻璃。

实施例2

一种含脱钙骨基质(dbm)的可注射型生物活性玻璃，通过如下方法制备得到：

(1)称量粘度系数为8000mpa.s羧甲基纤维素钠10g，加入100ml去离子水中，溶解，得到液相，室温保存备用；

(2)将粒径为4μm的45s5生物活性玻璃和尺寸为800μm片状的dbm按质量比2:1在小研钵中均匀混合，再按固液比为2:1精确称量液相，将液相加入固相粉末中，迅速搅拌均匀后注射器后得到含脱钙骨基质(dbm)的可注射型生物活性玻璃。

实施例3

一种含脱钙骨基质(dbm)的可注射型生物活性玻璃，通过如下方法制备得到：

(1)称量粘度系数为10000mpa.s羧甲基纤维素钠15g，加入100ml去离子水中，溶解，得到液相，室温保存备用；

(2)将粒径为40μm的45s5生物活性玻璃和尺寸为800μm片状的dbm按质量比2:1在小研钵中均匀混合，再按固液比为2:1精确称量液相，将液相加入固相粉末中，迅速搅拌均匀后注射器后得到含脱钙骨基质(dbm)的可注射型生物活性玻璃。

将本发明制备所得含脱钙骨基质(dbm)的可注射型生物活性玻璃的样品进行注射性能和抗溃散性能试验(见图1)，结果显示生物活性玻璃可以顺利注射且长时间保持形状不溃散。对可注射型生物活性玻璃的样品干燥后进行xrd分析(见图2)，结果显示样品中生物活性玻璃的峰呈弥散状，证实样品中的生物活性玻璃在制备保存过程中仍保持非晶态，没有形成羟基磷灰石类的难溶性结晶态物质，这有利于提高生物活性玻璃在生物体内的降解性能。对可注射型生物活性玻璃的样品进行大鼠颅骨植入试验，4周后取样，血常规检测结果正常，he染色切片结果显示在颅骨缺损部位原骨组织与生物活性玻璃很好的融合，颅骨内侧有大量新生骨组织生成，原骨组织与新生骨组织之间清晰可见排列整齐的成骨细胞；生物活性玻璃部分降解，未降解的生物活性玻璃颗粒经脱钙后在he切片上显示为白色球形空白，在未降解的生物活性玻璃颗粒周围分布大量结缔组织，结缔组织之间分布有新生血管，新生血管能为新生骨组织的长入提供营养物质，说明该区域组织处于成骨的早期阶段。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。