一种人工骨骼材料及其制备方法
【专利摘要】一种人工骨骼材料及其制备方法，其中人工骨骼材料由动物胶原蛋白、壳聚糖、羟基磷灰石和硫酸钙复合而成。制备方法：将一定量的胶原蛋白溶于盐酸溶液中。将一定量的壳聚糖溶于盐酸溶液中。将胶原蛋白溶液和壳聚糖溶液混合，用氢氧化钠溶液进行中和。将羟基磷灰石粉末与硫酸钙粉末加入到上步的混合溶液中，用高速搅拌设备搅拌至糊状。将糊状物通过挤压设备挤压进模具中。成型的混合物，经过低温冷冻干燥处理后，无菌条件下密封分装，辐照灭菌后即得成品。该人工骨骼材料具有满足临床需求的力学强度、良好的生物相容性和体内可吸收性，并且通过调整羟基磷灰石粉末与硫酸钙粉末的混合比例来实现其在体内的降解吸收速率。
【专利说明】一种人工骨骼材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物医用材料领域，尤其涉及一种降解速率可控的人工骨骼材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 疾病、事故和突发事件造成的人体创伤中，有相当大的比例会造成骨骼损伤，另外 先天性的骨缺损以及各种骨病造成的骨缺损，都需要移植骨骼进行治疗。目前临床通常使 用自体骨骼移植和异体骨骼移植进行治疗，自体骨骼移植效果良好，没有排异反应，新骨的 生长不受影响，移植骨成活率高，但是存在如下缺点：1、二次创伤给病人带来一定的痛苦且 只能解决小体积的骨缺损问题。2、异体骨骼的移植通常存在的问题是排异反应较为明显， 且降解缓慢，新生骨的体积偏小。另外：目前市场上现有的人工骨骼种类较多，包括金属材 料、生物陶瓷、有机无机复合材料等，但是这些人工骨骼都存在力学性能较差、骨传导和骨 诱导能力不足等问题。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有人工骨骼存在的力学性能差，骨传导和骨诱导能力不足及新骨移植 存在的二次创伤及智能解决小问题和异体骨骼移植通常存在的问题是排异反应较为明显， 且降解缓慢，新生骨的体积偏小的问题，本发明提供一种降解速率可控的工骨骼材料。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 一种人工骨骼材料，由动物胶原蛋白、壳聚糖、羟基磷灰石和硫酸钙复合而成；其中 各成分的重量百分比为：胶原蛋白20%-25%、壳聚糖2%-5%、羟基磷灰石60%-70%和硫酸钙 5%-10%。
[0005] -种人工骨骼材料的制备方法，包括如下步骤： 1 )、将一定量的医用级胶原蛋白溶于〇· 05mol/L-0. 2mol/L的盐酸溶液中，得到 8wt%-12wt%的胶原蛋白溶液。
[0006] 2)、将一定量的壳聚糖溶于0· 05mol/L-0. 2mol/L的盐酸溶液中，得到5wt%-8wt% 的壳聚糖溶液。
[0007] 3)、将9. 5:0. 5-9:1的胶原蛋白溶液和壳聚糖溶液混合，用lm〇l/L-2m〇l/L的氢氧 化钠溶液进行中和，调整后混合液的pH为6. 5-7. 0。
[0008] 4)、将质量比为8:2-9:1的羟基磷灰石粉末与硫酸钙粉末加入到步骤（3)的混合 溶液中，用高速搅拌设备搅拌均匀至糊状。
[0009] 5)、将步骤（4)所得糊状物转移至挤压设备，通过挤压设备将糊状物挤压进模具 中。
[0010] 6)、将成型的混合物，经过低温冷冻干燥处理后，在无菌条件下进行密封分装，然 后通过辐照灭菌即得人工骨骼材料成品。
[0011] 进一步的，步骤（2)所述的壳聚糖分子量为1 X 106-1.5X 106,脱乙酰度彡85%。
[0012] 进一步的，特征是步骤（5)所述模具的材料可以是金属，也可以是塑料。
[0013] 进一步的，特征是步骤（6)所述真空冷冻干燥的条件为，低于_40°C及时间大于 4h，然后抽真空至l-20Pa之间进行冷冻24h-72h至完全干燥。
[0014] 本发明制备的人工骨骼材料具有如下特点：1、本发明制备的人工骨骼材料具有良 好的生物相容性和可吸收性，其在体内的降解吸收周期可以通过原料中羟基磷灰石和硫酸 钙的比例进行调整。2、本发明制备的人工骨骼材料具有良好的力学性能，其抗压性能及弹 性模量均优于目前临床使用的同类产品。3、本发明制备的人工骨骼材料的微结构与天然松 质骨的微结构基本一致，具有高度的仿生性，植入体内有利于新骨的生长，这是具有骨诱导 性和骨传导性的基础。 具体实施例
[0015] 以下实施例的描述主要目的是解释本发明的原理和特征，并不对本发明中的原料 组成、比例具有任何限定作用。
[0016] 实施方式一 1、将l〇g牛肌腱提取的胶原蛋白溶于90mL浓度为0. lmol/L的盐酸中，充分搅拌至完 全溶解。
[0017] 2、将0· 5g分子量为L 5X106,脱乙酰度85%的壳聚糖溶于10mL浓度为0· lmol/L 的盐酸中，充分搅拌至完全溶解。
[0018] 3、将上述胶原蛋白溶液和壳聚糖溶液混合后用lmol/L的氢氧化钠溶液调整pH至 6. 5〇
[0019] 4、称取羟基磷灰石粉末24g和硫酸钙粉末6g混匀后分别加入到胶原蛋白和壳聚 糖的混合溶液中，用高速搅拌设备搅拌均匀至糊状，其中高速搅拌设备为高压均质机。实际 生产中使用的是大号的均质头，转速在200-18000/min之间，转速可调。
[0020] 5、将糊状的混合物通过挤压设备挤压进用金属或者尼龙加工而成的方形槽状模 具或圆柱形孔状模具中成型。
[0021] 6、将成型后的混合物，在-60°c条件下预冻6h，然后转入真空冷冻干燥机维持 l-20Pa的工作压强进行干燥，真空冷冻干燥48小时至完全干燥，干燥处理结束后在无菌条 件下进行密封分装，然后通过辐照灭菌即得人工骨骼材料成品。
[0022] 实施方式一制得的人工骨骼材料相关检测结果与国家及行业相关标准规定对比 如下：
【权利要求】
1. 一种人工骨骼材料，其特征在于：由动物胶原蛋白、壳聚糖、羟基磷灰石和硫酸钙 复合而成；其中各成分的重量百分比为：胶原蛋白20%-25%、壳聚糖2%-5%、羟基磷灰石 60%-70% 和硫酸钙 5%-10%。
2. -种制备权利要求1所述的人工骨骼材料的制备方法，其特征在于包括如下步 骤： 1 )、将一定量的医用级胶原蛋白溶于〇· 05mol/L-0. 2mol/L的盐酸溶液中，得到 8wt%-12wt%的胶原蛋白溶液； 2) 、将一定量的壳聚糖溶于0· 05mol/L-0. 2mol/L的盐酸溶液中，得到5wt%-8wt%的壳 聚糖溶液； 3) 、将9. 5:0. 5-9:1的胶原蛋白溶液和壳聚糖溶液混合，用lm〇l/L-2m〇l/L的氢氧化钠 溶液进行中和，调整后混合液的pH为6. 5-7. 0 ; 4) 、将质量比为8:2-9:1的羟基磷灰石粉末与硫酸钙粉末加入到步骤（3)的混合溶液 中，用高速搅拌设备搅拌均匀至糊状； 5) 、将步骤（4)所得糊状物转移至挤压设备，通过挤压设备将糊状物挤压进模具中； 6) 、将成型的混合物，低温预冻后转入真空冷冻干燥机进行干燥处理，无菌条件下进行 密封分装，然后通过辐照灭菌即得人工骨骼材料成品。
3. 根据权利要求2所述的人工骨骼材料的制备方法，其特征是步骤（2)所述的壳聚糖 分子量为1Χ1〇6-1· 5X106,脱乙酰度彡85%。
4. 根据权利要求2所述的人工骨骼材料的制备方法，其特征是步骤（5)所述模具的材 料可以是金属或塑料。
5. 根据权利要求2所述的人工骨骼材料的制备方法，其特征是步骤（6)所述真空冷冻 干燥的条件为，低于_40°C及时间大于4h，然后抽真空至l-20Pa之间进行冷冻24h-72h至 完全干燥。
【文档编号】A61L27/20GK104117092SQ201410300555
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】顾丽峰 申请人:江阴市柏御天谷生物医药有限公司