一种医用仿生骨料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种医用仿生骨料的制备方法，属于仿生材料制备技术领域。本发明以牛蹄筋提取胶原粉，用富含羟基磷酸钙的乳清粉预钙化纳米纤维素，将两者混合后经原位合成法在混合物表面沉积羟基磷酸钙后，真空冻干即得医用仿生骨料。本发明的有益效果是：本发明制备步骤简单，所得产品免疫排斥性小，使用后抗原无残留、无炎症反应，有效解决了有机相和无机相易分离，机械性能差的问题；充分利用胶原粉和纳米纤维素制备医用仿生骨料，使其具有较好的生物相容性，机械性能提高了25～30%。
【专利说明】
一种医用仿生骨料的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种医用仿生骨料的制备方法，属于仿生材料制备技术领域。【背景技术】
[0002]人造结构材料往往追求高致密固体，但自然界往往选用胞状材料作为大型生物或植物的构体。天然骨由同心圆排列的骨板与哈佛系统构成，外层为致密的皮质骨，内层为疏松多孔的松质骨。成熟骨的主要部分是由羟基磷灰石晶体的双相复合材料。目前医用仿生骨料多为单一型材料，如金属材料、陶瓷材料、高分子材料在生物体中都有应用，但作为骨替代材料，都有其局限性。医用金属材料在生物体内容易发生腐蚀，许多金属离子对人体有害，金属肩会引起周围生物组织发生变化，另外，金属元素向各种器官转移，引起组织变态反应等问题。生物医用陶瓷材料的脆性决定了它的使用范围，高分子材料的强度不高，也限制了它在骨替代尤其是承重骨替代材料上的使用。都无法避免免疫排斥，残留的抗原会导致不同程度的炎症反应，而多元组份复合骨料经简单机械混合后存在有机相和无机相易分离，机械性能差。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题:针对目前传统单一型生物医用骨料如:金属材料、陶瓷材料、高分子材料等无法避免免疫排斥，残留的抗原会导致不同程度的炎症反应，而多元组份复合骨料经简单机械混合后存在有机相和无机相易分离，机械性能差的弊端，提供了一种以牛蹄筋提取胶原粉，用富含羟基磷酸钙的乳清粉预钙化纳米纤维素，将两者混合后经原位合成法在混合物表面沉积羟基磷酸钙后，真空冻干即得医用仿生骨料的方法。本发明制备步骤简单，所得产品免疫排斥性小，使用后抗原无残留、无炎症反应，原位沉积法和钙化纳米纤维素改性有效解决了有机相和无机相易分离，机械性能差的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:(1)称取1?2kg牛蹄筋用无水乙醇冲洗10?20min，剪碎，用去离子水超声洗涤去除多余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋总体积3?5倍质量浓度为0.5mol/L醋酸溶液和100? 150g胃蛋白酶，置于摇床中振荡浸渍3?5天；(2)浸渍结束后过滤得滤液，将滤液放入卧式离心机以3000?4000r/min转速离心10? 15min，分离得到上清液，向上清液中逐滴滴入500?600mL浓度为0.lmol/L氢氧化钠溶液， 直至再无更多沉淀产生，再经离心机分离得到下层沉淀，干燥后即得牛蹄胶原粉，备用；(3)称取50?60g纳米纤维素置于装有200?300mL去离子水的烧杯中，将烧杯移入36? 37°C的水浴锅中，再加入纳米纤维素等质量的乳清粉和40?50mL浓度为0.1mol/L氯化钙溶液，搅拌均匀后放入超声振荡仪中，振荡反应3?5天，得预钙化纳米纤维素；(4)称取60?80g备用的牛蹄胶原粉和30?40g上述预|丐化纳米纤维素分散于900? 1000mL浓度为0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入浓度为0.2mol/L的磷酸氢二铵溶液直至胶状分散液澄清为止，停止滴加；(5)向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氢二铵体积1.5?2.0倍浓度为0.3mol/L硝酸钙溶液，并用质量浓度为15%氨水调节pH至8.0?8.5，继续搅拌60?80min后放入恒温箱矿化反应2?3天；(6)将上述矿化产物放入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤3?5遍，分离得到滤渣，将滤渣放入真空冷冻干燥机中，于-50?_40°C、5?8Pa条件下冻干，即制得医用仿生骨料。
[0005]本发明制得的医用仿生骨料抗弯曲强度为110?115MPa，弯曲模量为7.01? 7 ? lOGPa，抗折强度达7 ? 9?10 ? 7MPa，气孔率达40 ? 1?41 ? 25%。
[0006]本发明的应用方法:将本发明的医用仿生骨料和自体骨分别用于狗腿骨的修复，6 ?8个月后，通过扫描电镜观察，植入该医用仿生骨料中的骨细胞组织比植入自体骨的量多，与细胞组织相容性好，不仅能传导骨组织生长，还能诱导周围骨组织生长，与骨形成牢固的化学键合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松动滑移。
[0007]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:(1)本发明制备步骤简单，所得产品免疫排斥性小，使用后抗原无残留、无炎症反应，有效解决了有机相和无机相易分离，机械性能差的问题；(2)充分利用胶原粉和纳米纤维素制备医用仿生骨料，使其具有较好的生物相容性，弯曲强度提高了 25?30%。【具体实施方式】
[0008] 首先称取1?2kg牛蹄筋用无水乙醇冲洗10?20min，剪碎，用去离子水超声洗涤去除多余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋总体积3?5倍质量浓度为0.5mol/L醋酸溶液和 100?150g胃蛋白酶，置于摇床中振荡浸渍3?5天;浸渍结束后过滤得滤液，将滤液放入卧式离心机以3000?4000r/min转速离心10?15min，分离得到上清液，向上清液中逐滴滴入 500?600mL浓度为0.lmol/L氢氧化钠溶液，直至再无更多沉淀产生，再经离心机分离得到下层沉淀，干燥后即得牛蹄胶原粉，备用;再称取50?60g纳米纤维素置于装有200?300mL 去离子水的烧杯中，将烧杯移入36?37°C的水浴锅中，再加入纳米纤维素等质量的乳清粉和40?50mL浓度为0.lmol/L氯化|丐溶液，搅拌均勾后放入超声振荡仪中，振荡反应3?5天， 得预钙化纳米纤维素;称取60?80g备用的牛蹄胶原粉和30?40g上述预钙化纳米纤维素分散于900?1000mL浓度为0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入浓度为0.2mol/L的磷酸氢二铵溶液直至胶状分散液澄清为止，停止滴加;然后向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氢二铵体积1.5?2.0倍浓度为0.3mo 1 /L硝酸钙溶液，并用质量浓度为15%氨水调节pH至 8.0?8.5，继续搅拌60?80min后放入恒温箱矿化反应2?3天;最后将上述矿化产物放入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤3?5遍，分离得到滤渣，将滤渣放入真空冷冻干燥机中，于-50 ?-40°C、5?8Pa条件下冻干，即制得医用仿生骨料。
[0009]实例 1首先称取lkg牛蹄筋用无水乙醇冲洗10min，剪碎，用去离子水超声洗涤去除多余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋总体积3倍质量浓度为0.5mol/L醋酸溶液和100g胃蛋白酶，置于摇床中振荡浸渍3天;浸渍结束后过滤得滤液，将滤液放入卧式离心机以3000r/min转速离心10min，分离得到上清液，向上清液中逐滴滴入500mL浓度为0.lmol/L氢氧化钠溶液，直至再无更多沉淀产生，再经离心机分离得到下层沉淀，干燥后即得牛蹄胶原粉，备用;再称取50g纳米纤维素置于装有200mL去离子水的烧杯中，将烧杯移入36°C的水浴锅中，再加入纳米纤维素等质量的乳清粉和40mL浓度为0.lmol/L氯化钙溶液，搅拌均匀后放入超声振荡仪中，振荡反应3天，得预钙化纳米纤维素;称取60g备用的牛蹄胶原粉和30g上述预钙化纳米纤维素分散于900mL浓度为0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入浓度为0.2mol/L的磷酸氢二铵溶液直至胶状分散液澄清为止，停止滴加;然后向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氢二铵体积1.5倍浓度为0.3mol/L硝酸钙溶液，并用质量浓度为15%氨水调节pH至 8.0，继续搅拌60min后放入恒温箱矿化反应2天;最后将上述矿化产物放入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤3遍，分离得到滤渣，将滤渣放入真空冷冻干燥机中，于-50°C、5Pa条件下冻干，即制得医用仿生骨料。
[0010]将本发明的医用仿生骨料和自体骨分别用于狗腿骨的修复，6个月后，通过扫描电镜观察，长入该医用仿生骨料中的骨细胞组织比植入自体骨的量多，与细胞组织相容性好， 不仅能传导骨组织生长，还能诱导周围骨组织生长，与骨形成牢固的化学键合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松动滑移。
[0011]实例2首先称取2kg牛蹄筋用无水乙醇冲洗15min，剪碎，用去离子水超声洗涤去除多余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋总体积4倍质量浓度为0.5mol/L醋酸溶液和125g胃蛋白酶，置于摇床中振荡浸渍4天;浸渍结束后过滤得滤液，将滤液放入卧式离心机以3500r/min转速离心13min，分离得到上清液，向上清液中逐滴滴入550mL浓度为0.lmol/L氢氧化钠溶液，直至再无更多沉淀产生，再经离心机分离得到下层沉淀，干燥后即得牛蹄胶原粉，备用;再称取55g纳米纤维素置于装有250mL去离子水的烧杯中，将烧杯移入37°C的水浴锅中，再加入纳米纤维素等质量的乳清粉和45mL浓度为0.lmol/L氯化钙溶液，搅拌均匀后放入超声振荡仪中，振荡反应4天，得预钙化纳米纤维素;称取70g备用的牛蹄胶原粉和35g上述预钙化纳米纤维素分散于950mL浓度为0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入浓度为0.2mol/L的磷酸氢二铵溶液直至胶状分散液澄清为止，停止滴加;然后向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氢二铵体积1.8倍浓度为0.3mo 1 /L硝酸钙溶液，并用质量浓度为15%氨水调节pH至 8.3，继续搅拌70min后放入恒温箱矿化反应3天;最后将上述矿化产物放入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤4遍，分离得到滤渣，将滤渣放入真空冷冻干燥机中，于-45°C、7Pa条件下冻干，即制得医用仿生骨料。
[0012]将本发明的医用仿生骨料和自体骨分别用于狗腿骨的修复，7个月后，通过扫描电镜观察，长入该医用仿生骨料中的骨细胞组织比植入自体骨的量多，与细胞组织相容性好， 不仅能传导骨组织生长，还能诱导周围骨组织生长，与骨形成牢固的化学键合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松动滑移。
[0013]实例3首先称取2kg牛蹄筋用无水乙醇冲洗20min，剪碎，用去离子水超声洗涤去除多余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋总体积5倍质量浓度为0.5mol/L醋酸溶液和150g胃蛋白酶，置于摇床中振荡浸渍5天;浸渍结束后过滤得滤液，将滤液放入卧式离心机以4000r/min转速离心15min，分离得到上清液，向上清液中逐滴滴入600mL浓度为0.lmol/L氢氧化钠溶液，直至再无更多沉淀产生，再经离心机分离得到下层沉淀，干燥后即得牛蹄胶原粉，备用;再称取60g纳米纤维素置于装有300mL去离子水的烧杯中，将烧杯移入37°C的水浴锅中，再加入纳米纤维素等质量的乳清粉和50mL浓度为0.lmol/L氯化钙溶液，搅拌均匀后放入超声振荡仪中，振荡反应5天，得预钙化纳米纤维素;称取80g备用的牛蹄胶原粉和40g上述预钙化纳米纤维素分散于lOOOmL浓度为0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入浓度为0.2mol/L的磷酸氢二铵溶液直至胶状分散液澄清为止，停止滴加;然后向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氢二铵体积2.0倍浓度为0.3mol/L硝酸钙溶液，并用质量浓度为15%氨水调节pH至 8.5，继续搅拌80min后放入恒温箱矿化反应3天;最后将上述矿化产物放入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤5遍，分离得到滤渣，将滤渣放入真空冷冻干燥机中，于-40°C、8Pa条件下冻干，即制得医用仿生骨料。
[0014]将本发明的医用仿生骨料和自体骨分别用于狗腿骨的修复，8个月后，通过扫描电镜观察，长入该医用仿生骨料中的骨细胞组织比植入自体骨的量多，与细胞组织相容性好， 不仅能传导骨组织生长，还能诱导周围骨组织生长，与骨形成牢固的化学键合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松动滑移。
【主权项】
1.一种医用仿生骨料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为:(1)称取1?2kg牛蹄筋用无水乙醇冲洗10?20min，剪碎，用去离子水超声洗涤去除多 余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋总体积3?5倍质量浓度为0.5mol/L醋酸溶液和100? 150g胃蛋白酶，置于摇床中振荡浸渍3?5天；(2)浸渍结束后过滤得滤液，将滤液放入卧式离心机以3000?4000r/min转速离心10? 15min，分离得到上清液，向上清液中逐滴滴入500?600mL浓度为0.lmol/L氢氧化钠溶液， 直至再无更多沉淀产生，再经离心机分离得到下层沉淀，干燥后即得牛蹄胶原粉，备用；(3)称取50?60g纳米纤维素置于装有200?300mL去离子水的烧杯中，将烧杯移入36? 37°C的水浴锅中，再加入纳米纤维素等质量的乳清粉和40?50mL浓度为0.1mol/L氯化钙溶 液，搅拌均匀后放入超声振荡仪中，振荡反应3?5天，得预钙化纳米纤维素；(4)称取60?80g备用的牛蹄胶原粉和30?40g上述预|丐化纳米纤维素分散于900? 1000mL浓度为0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入浓度为0.2mol/L的磷酸氢二铵溶液直 至胶状分散液澄清为止，停止滴加；(5)向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氢二铵体积1.5?2.0倍浓度为0.3mol/L硝 酸钙溶液，并用质量浓度为15%氨水调节pH至8.0?8.5，继续搅拌60?80min后放入恒温箱 矿化反应2?3天；(6)将上述矿化产物放入布氏漏斗，用去离子水抽滤洗涤3?5遍，分离得到滤渣，将滤 渣放入真空冷冻干燥机中，于-50?_40°C、5?8Pa条件下冻干，即制得医用仿生骨料。
【文档编号】A61L27/20GK105963786SQ201610484372
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】陈建峰, 盛海丰, 林茂平
【申请人】陈建峰