可注射的半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料及其制备方法与流程

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本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种可注射的半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料及其制备方法。

背景技术：

骨缺损一直都是骨科医学面临的难题。近些年，随着微创手术的发展，可注射的人工骨材料越来越受到各国研究学者的关注，已经成为如今生物医用材料的研究热点。可注射的硫酸钙人工骨材料和磷酸钙人工骨材料是最为常见的钙磷无机系统的材料，其材料操作简单，有好的生物相容性，注射到骨缺损处，可以原位固化，适应骨缺损并塑型。但这两种材料皆有不足之处，可注射的硫酸钙人工骨材料在人体中降解吸收过快，快于新骨的形成，不适合将其用于修复大的骨缺损和较长愈合时间的骨缺损；可注射的磷酸钙人工骨又称可注射性磷酸钙骨水泥，在人体之中降解缓慢，留体时间过长，达不到在新骨形成之后完全降解的要求，这影响了新骨的长入，使其应用受到一定的限制。

硫酸钙是一种可完全降解的生物支架材料。它已有多年的生物医用材料应用历史。外科医用级硫酸钙是含量大于一般硫酸钙的高纯度半水石膏。由于外科医用级硫酸钙具有良好的生物细胞相容性、生物降解可吸收性、骨组织传导性、易塑性和较高的机械性能等优点而成为最早使用的骨组织生物支架材料。

磷酸八钙(octacalciumphosphate，ocp)也是骨组织中生物矿化的一种重要的前驱相，在骨形成过程中能自发向磷灰石转变。此外，ocp是一种骨传导性材料，可以促进骨再生。成骨细胞可以排列在ocp材料上，在ocp颗粒和来源于周围介质中的非胶原蛋白的结构上形成最初的骨沉积。此后，以胶原形成和磷灰石晶体沉积为特征的骨矿化过程发生。kamakura等研究表明，ocp材料植入体内后能诱导并加快新骨形成。kikawa等成功制备了ocp材料，并将其植入动物体内，实验中研究显示ocp具有优良的骨传导性、诱导新骨生长和可降解特性。

透明质酸钠硫酸酯(sha)是由透明质酸钠和硫酸根组成的半合成材料，可以从微生物提取的透明质酸钠进行合成，它具有较低的感染性和较低的含有病毒致癌物的风险，并促进成骨细胞吸附蛋白的表达量，促使细胞发生聚集，分化。

技术实现要素：

本发明针对现有技术不足，目的在于提供一种可注射的半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种可注射的半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料，由透明质酸钠硫酸酯固化液和半水硫酸钙/磷酸八钙复合粉体调和制成，所述透明质酸钠硫酸酯固化液是由透明质酸钠硫酸酯溶于固化液配制所得，所述固化液为超纯水、去离子水、pbs缓冲液、或模拟体液；所述半水硫酸钙、磷酸八钙和透明质酸钠硫酸酯的质量比为1：0.01～0.5：0.01～0.5。

上述方案中，所述透明质酸钠硫酸酯固化液中透明质酸钠硫酸酯的质量浓度为1％～3％。

上述方案中，所述半水硫酸钙为α-半水硫酸钙(csh)，粒径为0.02～500μm；更为优选地，所述粒径为20～500nm。

上述方案中，所述磷酸八钙的粒径为1～500μm；所述透明质酸钠硫酸酯的粒径为1～100μm。

上述方案中，所述半水硫酸钙/磷酸八钙复合粉体中还包括添加剂组分或促凝剂组分，所述添加剂为明胶或明胶衍生物，所述促凝剂为二水硫酸钙，所述添加剂或促凝剂的用量为0.1～10克/每100克复合粉体。

上述方案中，向所述固化液中加入添加剂，所述添加剂为果胶、壳聚糖、海藻酸钠、魔芋葡甘露聚糖、或海藻酸衍生物，所述添加剂的用量为0.1～10克/每100毫升固化液。

上述可注射的半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)半水硫酸钙/磷酸八钙复合粉体的制备：将半水硫酸钙、磷酸八钙按质量比为1：0.01～0.5混合均匀后，加入到无水乙醇中超声分散，随后干燥制成复合粉体；

(2)透明质酸钠硫酸酯固化液的制备：将透明质酸钠硫酸酯溶于固化液中，磁力搅拌，得到透明质酸钠硫酸酯固化液；

(3)将透明质酸钠硫酸酯固化液和半水硫酸钙/磷酸八钙复合粉体调和均匀，得到半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料。

对半水硫酸钙/磷酸八钙复合粉体进行了nicolet-170sxftir型傅立叶变换红外光谱测试，采用kbr压片法，最终得到粉体的红外光谱，将此粉体的组成基团进行定性分析，检测粉体的特征峰(见图1)。

为了描述人工骨材料的表面形状，进行了人工骨材料的扫描电镜的测试，在20kv，分别在2.00kx，4.00kx和8.00kv的放大倍数下观察分析(见图2)。

为了说明人工骨材料的可注射性，进行了人工骨材料凝固时间的测试，采用维卡仪分别测定材料的初凝时间和终凝时间。

为了说明本发明提供的半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料的应用，进行了人工骨材料压缩强度的测试：将在圆柱体模具(直径为6mm，高度为5mm)中固化好的半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料在万能测试机上进行压缩强度的测试，其中选用的是5000n的压头，压缩速度为2mm/min，测试结果见图3。

本发明还进行了人工骨材料的孔隙率实验：将材料烘干后称重w0，将材料用细线系住，放入超纯水的烧杯中，烧杯底部放一层纱布，沸水半小时，水冷却后取出样品，悬浮于纯水中，测量浮重为w1，用湿滤纸吸干材料表面水分，称湿重为w2，得有效孔隙率。

本发明还进行了人工骨材料的亲水性测试：将人工骨材料磨成粉末，压片，用jc2000cs粉末接触角测定仪测定人工骨材料的接触角，定性其亲水性质。

本发明的有益效果：本发明所述半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料微观结构是带有一定颗粒的短柱状晶体，初凝时间和终凝时间分别为7分钟和50分钟左右，符合标准，具有良好的注射性，亲水性良好，复合人工骨材料中各组分可控，将传统的无机骨材料与有机材料相复合，具有较小的孔隙率和较好的强度，良好的生物相容性、成骨性能和降解可控性能；本发明制备工艺简单，操作易行，具有快速稳定的优点。

附图说明

图1为半水硫酸钙粉末与半水硫酸钙/磷酸八钙复合粉体的红外光谱图。

图2为半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料的扫描电镜图。

图3为半水硫酸钙/磷酸八钙/透明质酸钠硫酸酯复合人工骨材料的压缩应力应变曲线，其中横坐标为压缩应变，单位(％，是指与原来材料的厚度相比压缩量的百分比)；纵坐标为压缩应变，单位(mpa)。

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，半水硫酸钙粉体、磷酸八钙粉体、透明质酸钠硫酸酯粉体的制备，固化液的配制方法如下：

(1)半水硫酸钙粉体的制备：以分析纯的二水硫酸钙为原料，采用汽热法制备半水硫酸钙，首先，在不锈钢制容器中加入一定量的二水硫酸钙，再加入相应量已经配制好的转晶剂溶液，搅拌均匀，在0.15～0.2mpa压力、125～135℃的条件下密闭的高温高压反应釜中反应4～6个小时后取出，再放入温度设置在125～135℃的烘箱中干燥，最后取出研磨过筛，得到半水硫酸钙粉体。

(2)磷酸八钙粉体的制备：配制浓度为0.04m的醋酸钙溶液和0.04m的磷酸二氢钠溶液，然后按一定比例将配制好的醋酸钙溶液缓慢的加入到磷酸二氢钠溶液中，在60～70℃下搅拌或不搅拌反应0.5～3小时，最后过滤沉淀物，用蒸馏水洗涤，干燥得磷酸八钙粉体。

(3)透明质酸钠硫酸酯粉体的制备：按摩尔比4.25︰1称取亚硝酸钠并配成水溶液置于恒压漏斗中，控制反应温度90℃，将亚硝酸钠溶液逐滴加入三口烧瓶中与亚硫酸氢钠反应，恒温反应90min，反应完成后，用1mol/l的氢氧化钠溶液调其ph值至9，控制反应温度40℃，加入一定量的透明质酸钠，磁力搅拌4h，反应结束后，将溶液用无水乙醇洗涤纯化后再透析72小时，最后恒温干燥，得到透明质酸钠硫酸酯。

(4)固化液配制：

a)pbs缓冲液配制：称取等摩尔的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，溶于一定量的去离子水中，配制成0.25m的无机盐固化液。

b)模拟体液固化液：配制20wt％氯化钠溶液32.5ml、10wt％氯化钾溶液1.4ml、10wt％氯化钙溶液1.2ml、5wt％碳酸氢钠溶液4.0ml、1wt％磷酸二氢钠1.0ml混合，然后蒸馏水加至1000ml，得模拟体液，在冰箱中冷藏保存。

实施例1