專利名稱：用于骨修復(fù)的納米晶磷酸鈣膠原基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于骨修復(fù)的納米晶磷酸鈣膠原基復(fù)合材料的制備方法，屬生物工程技術(shù)領(lǐng)域。
骨修復(fù)材料的研制開發(fā)一直是生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域大批科學(xué)工作者努力的方向?，F(xiàn)在手術(shù)中實(shí)際使用的骨修復(fù)材料效果最好的是自體骨和異體骨。但是自體骨數(shù)量有限，而異體骨又有免疫排斥和感染疾病的危險(xiǎn)。人們已經(jīng)開發(fā)了由金屬、陶瓷、高分子以及其復(fù)合材料制成的多種骨修復(fù)材料。但是這些材料各有不足，沒有那一種能在臨床中與自體骨或異體骨比美?？紤]到自體骨和異體骨的生物學(xué)優(yōu)勢(shì)主要在于它們的成分和結(jié)構(gòu)與天然骨完全相同，骨組織工程的原理認(rèn)為一個(gè)具有和天然骨相似的組成和微觀結(jié)構(gòu)的材料將會(huì)具有優(yōu)異的生物學(xué)性能。
天然骨是一個(gè)具有精密分級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜生物礦化系統(tǒng)。膠原和鈣磷鹽是骨中存在的主要物質(zhì)。骨中的鈣磷鹽主要是形狀不規(guī)則的片狀納米晶，這些晶體的c軸大致平行。晶體寬度大約30-45nm，厚度4-6nm。臨近的片晶構(gòu)成鈣磷鹽晶體層，在空間上與膠原層交替排列，片層間距在納米數(shù)量級(jí)，周期為10nm左右。除了鈣磷鹽晶體外排列高度有序的膠原作為一種細(xì)胞外基質(zhì)對(duì)細(xì)胞活動(dòng)也有重要影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于骨修復(fù)的納米晶磷酸鈣膠原基復(fù)合材料的制備方法，制備由納米相的鈣磷鹽和膠原分子自組裝而成的納米晶磷酸鈣膠原基復(fù)合材料。該材料產(chǎn)物在納米尺度上具有重復(fù)片層結(jié)構(gòu)，周期為10-15nm，由膠原層和鈣磷鹽層交替排列而成。這種材料從成分和結(jié)構(gòu)上仿天然骨，因此得到的材料將具有很好的生物相容性和很高的生物活性。將這種材料與其它框架材料相結(jié)合，可用于制備有優(yōu)異的生物性能與力學(xué)性能的骨修復(fù)材料。
本發(fā)明提出的一種用于骨修復(fù)的納米晶磷酸鈣膠原基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法包括下列各步驟(1)在酸溶的膠原溶液中緩慢滴加含有PO43-的溶液，使每克膠原中含有0.01～0.1mol PO43-，滴加的同時(shí)攪拌，這里酸可以是鹽酸、硝酸、乙酸等，膠原溶液的濃度為5.0×10-5～5.0×10-3g/ml；(2)在上述第一步制備的溶液中邊攪拌邊緩慢滴加含Ca2+的水溶液，加入的Ca2+量與第一步中加入的P的摩爾比為Ca∶P＝1～2∶1；(3)在上述第二步的溶液中邊攪拌邊緩慢滴加NaOH溶液，使pH值為6～8，在PH值為5～6時(shí)開始出現(xiàn)沉淀，pH值為7時(shí)出現(xiàn)白色懸濁液；
(4)將上述溶液靜置1～5天，除去上清，離心分離出沉淀，用去離子水反復(fù)清洗三次后，放入凍干機(jī)內(nèi)冰凍干燥，隨后研磨制得的干粉，即為骨修復(fù)材料。
利用本發(fā)明的方法制備的用于骨修復(fù)的納米晶磷酸鈣膠原基復(fù)合材料，不但在無機(jī)和有機(jī)成分上與天然骨相似，而且結(jié)構(gòu)上也具有一定程度的仿骨性。其鈣磷鹽晶體尺寸在納米量級(jí)，與有機(jī)成分膠原的結(jié)合緊密，排列有一定規(guī)律。其生物相容性，生物活性很好可以用作骨填充材料，與其它框架材料結(jié)合則有望用于制備生物性能優(yōu)異的骨替代材料。
本發(fā)明所用的膠原為益而康公司的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛皮膠原)，CELLON公司購(gòu)買的液態(tài)I型膠原(濃度0.3％溶液PH值由HCl調(diào)整所含膠原為純化的牛皮膠原)，天津第二附屬醫(yī)院的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛跟腱膠原)；所用的含PO43-的溶液為Na2HPO4、H3PO4或(NH4)2HPO4的水溶液；所用的含Ca2+的溶液為CaCl2·6H2O、Ca(NO3)2或CaCl2·2H2O的水溶液。
具體實(shí)施例方式下面介紹
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1所用材料為從益而康公司購(gòu)買的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛皮膠原)、分析純CaCl2·6H2O、分析純Na2HPO4。
1)將20g膠原凝膠溶于300ml 0.5M乙酸溶液中，緩慢滴加11ml 1mol/l Na2HPO4和18.3 ml 1mol/l CaCl2，滴加的同時(shí)用磁力攪拌器攪拌；2)繼續(xù)攪拌，同時(shí)緩慢滴加0.5mol/l的NaOH溶液至PH值為7；3)靜置溶液1天，除去上清，離心分離出沉淀用去離子水反復(fù)清洗三次后放入凍干機(jī)內(nèi)進(jìn)行冰凍干燥，研磨后制得干粉。
實(shí)施例2所用材料為CELLON公司購(gòu)買的液態(tài)I型膠原(濃度0.3％溶液PH值由HCl調(diào)整所含膠原為純化的牛皮膠原)、分析純的CaCl2·6H2O、分析純H3PO4(含量＞＝85％密度1.689g/ml)。
(1)100ml膠原溶液中滴加溶于10ml去離子水中的1.125ml H3PO4，滴加的同時(shí)用磁力攪拌器攪拌；(2)稱取結(jié)晶良好的CaCl2·6H2O 6.01g溶于20ml去離子水使其完全溶解將其滴加入上一步制得的溶液中后，繼續(xù)攪拌1小時(shí)；(3)繼續(xù)攪拌，同時(shí)緩慢滴加0.75mol/l的NaOH溶液至PH值為7；(4)靜置溶液1天，除去上清，離心分離出沉淀用去離子水反復(fù)清洗三次后放入凍干機(jī)內(nèi)進(jìn)行冰凍干燥，研磨后制得干粉。
實(shí)施例3所用材料為益而康公司購(gòu)買的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛皮膠原)、分析純Ca(NO3)2、分析純Na2HPO4。
1)20g膠原凝膠溶于300ml 0.5M乙酸溶液中，緩慢滴加11ml 1mol/l H3PO4和16.5 ml 1mol/l Ca(NO3)2，滴加的同時(shí)用磁力攪拌器攪拌；2)繼續(xù)攪拌，同時(shí)緩慢滴加0.5mol/l的NaOH溶液至PH值為7；3)靜置溶液1天，除去上清，離心分離出沉淀用去離子水反復(fù)清洗三次后放入凍干機(jī)內(nèi)進(jìn)行冰凍干燥，研磨后制得干粉。
實(shí)施例4所用材料為天津第二附屬醫(yī)院的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛跟腱膠原)、分析純CaCl2·2H2O、分析純(NH4)2HPO4。
1)8g膠原凝膠溶于300ml 0.1M HNO3溶液中，緩慢滴加10ml1mol/l(NH4)2HPO4和10ml 1mol/l CaCl2，滴加的同時(shí)用磁力攪拌器攪拌；2)繼續(xù)攪拌，同時(shí)緩慢滴加0.5mol/l的NaOH溶液至PH值為7；3)靜置溶液4天，除去上清，離心分離出沉淀用去離子水反復(fù)清洗三次后放入凍干機(jī)內(nèi)進(jìn)行冰凍干燥，研磨后制得干粉。
實(shí)施例5所用材料為益而康公司購(gòu)買的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛皮膠原)、分析純CaCl2·6H2O、分析純Na2HPO4。
1)30g膠原凝膠溶于300ml 0.5M乙酸溶液中，緩慢滴加11ml 1mol/lNa2HPO4和18.3ml 1mol/l CaCl2，滴加的同時(shí)用磁力攪拌器攪拌；2)繼續(xù)攪拌，同時(shí)緩慢滴加0.5mol/l的NaOH溶液至PH值為7；3)靜置溶液5天，除去上清，離心分離出沉淀用去離子水反復(fù)清洗三次后放入凍干機(jī)內(nèi)進(jìn)行冰凍干燥，研磨后制得干粉。
權(quán)利要求
1.一種用于骨修復(fù)的納米晶磷酸鈣膠原基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法包括下列各步驟(1)在酸溶的膠原溶液中緩慢滴加含有PO43-的溶液，使每克膠原中含有0.01～0.1mol PO43-，滴加的同時(shí)攪拌，膠原溶液的濃度為5.0×10-5～5.0×10-3g/ml；(2)在上述第一步制備的溶液中邊攪拌邊緩慢滴加含Ca2+的水溶液，加入的Ca2+量與第一步中加入的P的摩爾比為Ca∶P＝1～2∶1；(3)在上述第二步的溶液中邊攪拌邊緩慢滴加NaOH溶液，使pH值為6～8；(4)將上述溶液靜置1～5天，除去上清，離心分離出沉淀，用去離子水反復(fù)清洗三次后，放入凍干機(jī)內(nèi)冰凍干燥，隨后研磨制得的干粉，即為骨修復(fù)材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于骨修復(fù)的納米晶磷酸鈣膠原基復(fù)合材料的制備方法,首先在酸溶的膠原溶液中滴加含有PO
文檔編號(hào)A61L27/12GK1338315SQ0113624
公開日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2001年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月12日
發(fā)明者崔福齋, 張偉, 馮慶玲, 李恒德, 蔡強(qiáng) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)