专利名称：一种用于骨缺损修复的复合支架的制备方法
技术领域：
本发明属于生物活性材料领域，涉及骨组织修复、填充及组织工程修复材料，具体涉及用于骨缺损修复的生物活性复合支架材料的制备方法。
背景技术：
骨骼的病损是临床的常见病和多发病。通过研制骨修复及骨替代材料，可以帮助患者修复缺损或缺失的骨组织，更好地恢复人体组织功能。在骨组织工程中，理想的修复材料应符合以下条件良好的生物相容性、生物降解性、可塑性，具有三维多孔且互通的孔隙结构和一定的机械强度。在骨缺损修复研究领域上，迫切需要具有和人骨力学强度相匹配、 细胞相容性良好和促进新生骨组织生长的支架材料。生物活性玻璃(BG)自其开发以来，因为其具有良好的生物相容性、组织相容性、细胞相容性、骨传导性甚至骨诱导性而在生物材料研究和临床医学领域的应用得到了迅速发展。由于BG良好的骨组织结合性及优良的成骨性能，基于生物活性玻璃的骨修复材料及骨组织工程支架层出不穷，如BG/聚羟基酸、BG/聚己内酯、BG/透明质酸、BG/胶原、BG/壳聚糖等。BG/胶原(Col)复合材料因为其具有前者优良的成骨活性和后者优良的生物学性能而获得良好的骨组织修复效果，然而，该复合支架也存在众多缺点，其在人体环境中易降解而导致支架的溃散、力学性能大幅下降；在制备过程中，BG等无机粉体在胶状Col溶液中分散困难、易团聚，致使支架力学性能不稳定，重复性差，同时，BG颗粒的团聚使支架局部碱性增加，影响了局部微环境的细胞学行为。针对上述缺点，有效改善BG粉体在Col胶体溶液中的分散效果、提高力学性能是亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于骨缺损修复的复合支架的制备方法，为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。一种用于骨缺损修复的复合支架的制备方法，包括以下步骤
(1)将壳聚糖粉体加入到酸溶液中，搅拌待其充分溶解，得到壳聚糖溶液；所述酸溶液为乙酸、盐酸或硝酸的水溶液；
(2)将58S生物活性玻璃慢慢加入到壳聚糖溶液中，壳聚糖与58S生物活性玻璃的质量比为I: (6 10)，搅拌使58S生物活性玻璃均匀分散其中；
⑶将步骤⑵得到的混合液慢慢加入到I型胶原溶液中，并保持溶液PH值在4. 7^4. 9， 搅拌成糊状，然后抽滤得到絮状物质；
⑷在絮状物质中加入交联剂EDC和NHS，搅拌O. 5h后，成型，冷冻干燥后得到初步交联的多孔支架；
(5)将初步交联的多孔支架浸泡在醇溶液中，加入交联剂EDC和NHS进行二次交联；在 4°C下浸泡四天后，洗涤，最后冷冻干燥得到用于骨缺损修复的复合多孔支架。
所述酸溶液的浓度为O. 2mol/L。步骤(I)所述壳聚糖溶液的质量分数为3 5%。步骤(3)所述I型胶原溶液的浓度为12mg/mL。步骤(4)所述EDC与NHS的质量比为(f 3) : I ;所述交联剂的总质量为I型胶原质量的1/5。步骤(4 )和步骤(5 )所述冷冻干燥是在-70 V的低温冰箱里冷冻24h成冰状，然后放入冻干机中48h。所述醇溶液为乙醇或丁醇的水溶液。步骤(5)所述醇溶液中醇与水的摩尔比为O. 30. 5。所述58S生物活性玻璃的质量为复合多孔支架总质量的65 75%。本发明相对于现有技术的有益效果
I采用壳聚糖(CS)作为分散剂，将BG粉体预先在CS溶液中均匀分散，避免了生物玻璃在胶原中的团聚，从而避免了由于团聚而引起的支架力学性能不稳定，重复性差，局部碱性增加，影响了局部微环境的细胞学行为等缺点。2壳聚糖的加入，使得有机体中引入了大量的氨基和羟基，使分子间的相互作用增强，显著的提高了材料的抗压模量和强度；
3壳聚糖和胶原在分子尺度的混合，使胶原分子被壳聚糖包裹和缠绕，降低胶原酶对胶原分子的酶切能力，显著提高了复合支架的抗胶原酶解性。
图I为本发明实施例I制备的多孔复合支架的扫描电镜图谱。图2为本发明实施例I制备的多孔复合支架的压缩强度和压缩模量图。图3为本发明实施例I制备的多孔复合支架的降解图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例I
⑴配制浓度为O. 2mol/L的乙酸溶液，然后将壳聚糖粉体加入其中，搅拌待其充分溶解，得到浓度为3%wt的CS溶液。(2)将58S生物活性玻璃慢慢加入到步骤⑴得到的溶液中，壳聚糖与生物玻璃的质量比为I :6，机械搅拌，让生物玻璃均匀分散在其中。⑶将步骤⑵得到的混合液慢慢加入到12mg/ml的I型胶原溶液中，并保持溶液pH 值在4. 8，机械搅拌成糊状，然后抽滤得到絮状物质。⑷将步骤⑶得到的絮状物质进行交联反应，加入交联剂EDC和NHS，EDC与NHS的质量比为1:1，且交联剂总质量为胶原质量的1/5。搅拌O. 5h后，将絮状物质倒入直径6mm， 高8mm的圆柱形模具中成型，在-70°C低温冰箱中冷冻24h，然后在冻干机中干燥48h得到初步交联的多孔支架。(5)将步骤⑷得到的多孔支架浸泡在水和乙醇的混合溶液中，醇与水的摩尔比为 O. 34，加入上述相同比例的交联剂EDC和NHS。在4°C下浸泡四天后，用去离子水洗涤5次，将醇溶液都除去，最后冷冻干燥得到CS-BG/Col (CBC)复合多孔支架，生物玻璃的质量为支架总质量的65%。图2给出了 CBC支架的力学强度测试数据，本发明制备的CBC复合支架的压缩强度为O. 35MPa,压缩模量为O. 49KPa ;而传统的生物玻/胶原(BC)多孔支架的压缩强度仅为 O. 16MPa，压缩模量为O. 2IKPa0与传统的BC复合支架相比，CBC复合支架在力学强度方面具有明显的提闻。图3是CBC复合支架的降解实验数据，在胶原酶溶液中浸泡24h后，CBC复合支架的剩余质量为初始质量的58%,而传统的复合支架BC的剩余质量为原始质量的29%。说明本发明的CBC复合支架具有良好的抗降解性能。实施例2
⑴配制浓度为O. 2mol/L的盐酸溶液，然后将壳聚糖粉体加入其中，搅拌待其充分溶解，得到浓度为4%的CS溶液。(2)将58S生物活性玻璃慢慢加入到步骤⑴得到的溶液中，壳聚糖与生物玻璃的质量比为I :8，机械搅拌，让生物玻璃均匀分散在其中。⑶将步骤⑵得到的混合液慢慢加入到12mg/ml的I型胶原溶液中，并保持溶液pH 值在4. 8附近，机械搅拌成糊状，然后抽滤得到絮状物质。⑷将步骤⑶得到的絮状物质进行交联反应，加入交联剂EDC和NHS，EDC与NHS的质量比为I. 5 : I，且交联剂总质量为胶原质量的1/5。将絮状物质倒入直径6mm，高8mm的圆柱形模具中成型，在-70°C低温冰箱中冷冻24h，然后在冻干机中干燥48h得到初步交联的多孔支架。(5)将步骤⑷得到的多孔支架浸泡在水和丁醇的混合溶液中，醇与水的摩尔比为 O. 42,加入步骤⑷中相同比例的交联剂EDC和NHS。在4°C下浸泡四天后，用去离子水洗涤5 次，将醇溶液都除去，最后冷冻干燥得到CS-BG/Col (CBC)复合多孔支架，生物玻璃的质量为支架总质量的70%。实施例3
⑴配制浓度为O. 2mol/L的硝酸溶液，然后将壳聚糖粉体加入其中，搅拌待其充分溶解，得到浓度为5%的CS溶液。(2)将58S生物活性玻璃慢慢加入到步骤⑴得到的溶液中，壳聚糖与生物玻璃的质量比为1:10，机械搅拌，让生物玻璃均匀分散在其中。⑶将步骤⑵得到的混合液慢慢加入到12mg/ml的I型胶原溶液中，并保持溶液pH 值在4. 8附近，机械搅拌成糊状，然后抽滤得到絮状物质。⑷将步骤⑶得到的絮状物质进行交联反应，加入交联剂EDC和NHS，EDC与NHS的质量比为3:1，且交联剂总质量为胶原质量的1/5。将絮状物质倒入直径6mm，高8mm的圆柱形模具中成型，在-70°C低温冰箱中冷冻24h，然后在冻干机中干燥得到初步交联的多孔支架。(5)将步骤⑷得到的多孔支架浸泡在水和丁醇的混合溶液中，醇与水的摩尔比为
O.5，加入步骤⑷中相同比例的交联剂EDC和NHS。在4°C下浸泡四天后，用去离子水洗涤5 次，将醇溶液都除去，最后冷冻干燥得到CS-BG/Col (CBC)复合多孔支架，生物玻璃的质量为支架总质量的75%。
权利要求
1.用于骨缺损修复的复合多孔支架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将壳聚糖粉体加入到酸溶液中，搅拌待其充分溶解，得到壳聚糖溶液；所述酸溶液为乙酸、盐酸或硝酸的水溶液；(2)将58S生物活性玻璃慢慢加入到壳聚糖溶液中，壳聚糖与58S生物活性玻璃的质量比为I: (6 10)，搅拌使58S生物活性玻璃均匀分散其中；⑶将步骤⑵得到的混合液慢慢加入到I型胶原溶液中，并保持溶液PH值在4. 7^4. 9， 搅拌成糊状，然后抽滤得到絮状物质；⑷在絮状物质中加入交联剂EDC和NHS，搅拌O. 5h后，成型，冷冻干燥后得到初步交联的多孔支架；(5)将初步交联的多孔支架浸泡在醇溶液中，加入交联剂EDC和NHS进行二次交联；在 4°C下浸泡四天后，洗涤，最后冷冻干燥得到用于骨缺损修复的复合多孔支架。
2.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液的浓度为O.2mol/L。
3.根据权利要求I或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述壳聚糖溶液的质量分数为3 5%。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述I型胶原溶液的浓度为 12mg/mL。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述EDC与NHS的质量比为 (f 3) : I ;所述交联剂的总质量为I型胶原质量的1/5。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)和步骤(5)所述冷冻干燥是在_70°C的低温冰箱里冷冻24h成冰状，然后放入冻干机中48h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述醇溶液为乙醇或丁醇的水溶液。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述醇溶液中醇与水的摩尔比为O. 34^0. 5。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述58S生物活性玻璃的质量为复合多孔支架总质量的65 75%。
全文摘要
本发明公开了一种用于骨缺损修复的复合支架的制备方法，步骤如下⑴ 得到壳聚糖溶液；⑵将58S生物活性玻璃慢慢加入到壳聚糖溶液中，⑶将步骤⑵得到的混合液慢慢加入到Ⅰ型胶原溶液中，然后抽滤得到絮状物质；⑷在絮状物质中加入交联剂EDC和NHS，搅拌0.5h后，成型，冷冻干燥后得到初步交联的多孔支架；⑸将初步交联的多孔支架浸泡在醇溶液中，进行二次交联；在4℃下浸泡四天后，洗涤，最后冷冻干燥得到用于骨缺损修复的复合多孔支架。本发明的多孔复合支架具有优良的力学性能、生物相容性和可降解性，抗压强度高，抗溃散性能好，活性较好。本发明的制备工艺简单易操作，成本低。
文档编号A61L27/20GK102580148SQ201210061639
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者余凤, 彭世丹, 李玉莉, 罗小刚, 胡庆, 陈晓峰 申请人:华南理工大学