本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，具體涉及一種含瓊脂糖醋酸酯的骨修復(fù)材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

有數(shù)據(jù)表明，在美國(guó)，每年實(shí)施45萬(wàn)例骨移植手術(shù)；2002年，歐洲的骨移植手術(shù)有40萬(wàn)例。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年新增骨缺損和骨損傷患者近300萬(wàn)人，并且每年以10％的比例在增加。骨缺損修復(fù)重建一直是骨外科、整形外科等領(lǐng)域的常見(jiàn)難題，因此骨修復(fù)材料是解決這一問(wèn)題的研究重點(diǎn)。

骨組織修復(fù)材料中，生物陶瓷(羥基磷灰石、β-磷酸三鈣、偏硅酸鈣、珊瑚、珍珠)、生物活性玻璃、骨水泥等無(wú)機(jī)非金屬生物材料具有良好的力學(xué)性能和生物相容性，已在多個(gè)醫(yī)療領(lǐng)域獲得豐碩的研究和應(yīng)用成果，如鼻梁骨、頜面替換，人工股骨頭等。但是無(wú)機(jī)非金屬生物材料存在加工困難、降解吸收速度慢等缺點(diǎn)。

瓊脂糖醋酸酯具有良好的生物相容性，可降解，能夠提供連續(xù)的結(jié)構(gòu)，易于成型，可實(shí)現(xiàn)高孔隙率和高表面積，有望成為骨組織工程領(lǐng)域中理想的修復(fù)材料。目前關(guān)于將瓊脂糖醋酸酯作為骨修復(fù)材料的研究還未見(jiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有無(wú)機(jī)非金屬類骨修復(fù)材料的缺陷，本發(fā)明的首要目的在于提供一種含瓊脂糖醋酸酯的骨修復(fù)材料的制備方法，該方法將瓊脂糖醋酸酯與無(wú)機(jī)非金屬生物材料結(jié)合起來(lái)，通過(guò)致孔劑法將致孔劑分散在瓊脂糖醋酸酯溶液中，并澆鑄成形，待溶劑揮發(fā)后，浸入水中瀝去致孔劑，制備瓊脂糖醋酸酯/無(wú)機(jī)非金屬生物材料的多孔支架，用作骨組織修復(fù)的復(fù)合生物材料，從而克服臨床應(yīng)用中單一骨修復(fù)材料的缺點(diǎn)，提升骨修復(fù)的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述方法制得的骨修復(fù)材料，其具有三維多孔層間結(jié)構(gòu)，能保障組織正常愈合所需要的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，同時(shí)降解產(chǎn)物具有促進(jìn)細(xì)胞增殖和表達(dá)基質(zhì)的作用，而該支架在組織愈合的同時(shí)降解消失，使其真正起到促進(jìn)骨修復(fù)的效果。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種含瓊脂糖醋酸酯骨修復(fù)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將瓊脂糖醋酸酯溶解于有機(jī)溶劑中，質(zhì)量濃度為5～50％；再加入顆粒狀無(wú)機(jī)非金屬生物材料，質(zhì)量濃度為1～70％；攪拌均勻后，超聲1～30min；

所述的有機(jī)溶劑優(yōu)選二甲基亞砜、丙酮、n,n-二甲基乙酰胺、二氯甲烷或三氯甲烷中的一種以上。

所述的瓊脂糖醋酸酯，分子量?jī)?yōu)選5～400kda；若瓊脂糖醋酸酯分子量太小，說(shuō)明瓊脂糖降解比較厲害，在溶劑中粘性太小，不易成型；瓊脂糖醋酸酯的乙?；窟_(dá)到40％時(shí)(即羥基完全被取代)，其分子量不超過(guò)400kda。

所述的顆粒狀無(wú)機(jī)非金屬生物材料優(yōu)選羥基磷灰石、β-磷酸三鈣、石珊瑚、珍珠、聚甲基丙烯酸甲酯、磷酸鈣、生物活性玻璃或偏硅酸鈣中的一種以上。

(2)取致孔劑加入到步驟(1)的反應(yīng)體系中，致孔劑與瓊脂糖醋酸酯的質(zhì)量比為1:30～30:1，攪拌均勻后形成不流動(dòng)的軟面團(tuán)狀瓊脂糖醋酸酯溶液/致孔劑混合物；將上述混合物填充至特定形狀的模具中，待溶劑完全揮發(fā)后脫模，室溫下將得到的材料浸泡在蒸餾水中緩慢攪拌溶去致孔劑，若干小時(shí)換一次水，直至致孔劑完全溶解，將得到的多孔材料真空干燥后，滅菌，得到骨修復(fù)復(fù)合材料；

所述的致孔劑優(yōu)選水溶性無(wú)機(jī)鹽、糖類或冰粒子中的一種以上。

所述的水溶性無(wú)機(jī)鹽優(yōu)選氯化鈉、酒石酸鈉或碳酸氫銨的一種以上。

所述的糖類優(yōu)選葡萄糖或蔗糖。

所述的致孔劑，粒徑優(yōu)選1μm～1000μm。粒徑小于1μm，制備出的多孔支架孔徑太小，不能夠?yàn)榧?xì)胞黏附、生長(zhǎng)和增殖提供較大的比表面積和足夠的空間，不利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送和代謝產(chǎn)物的排出；粒徑大于1000μm，多孔支架孔徑過(guò)大，不利于細(xì)胞的黏附、生長(zhǎng)和增殖；同時(shí)支架的力學(xué)性能太低，不易成型。

所述的滅菌，采用環(huán)氧乙烷滅菌或者輻照滅菌。

由上述方法制得的骨修復(fù)材料，具有三維多孔層間結(jié)構(gòu)，能保障組織正常愈合所需要的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，同時(shí)其降解產(chǎn)物具有促進(jìn)細(xì)胞增殖和表達(dá)基質(zhì)的作用，而該材料在組織愈合的同時(shí)降解消失，使其真正起到促進(jìn)骨修復(fù)的效果，可以作為支架應(yīng)用在骨修復(fù)過(guò)程中。

本發(fā)明將瓊脂糖醋酸酯與無(wú)機(jī)非金屬生物材料結(jié)合起來(lái)，通過(guò)致孔劑法將致孔劑分散在瓊脂糖醋酸酯溶液中，并澆鑄成形，待溶劑揮發(fā)后，浸入水中瀝去致孔劑，致孔劑所占的空間變?yōu)榭紫叮粗苽涑龊傊谴姿狨サ墓切迯?fù)材料。這既有助于提高瓊脂糖醋酸酯的力學(xué)強(qiáng)度和材料的成骨活性，又有助于上述無(wú)機(jī)非金屬材料的加工。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

(1)本發(fā)明方法得到的骨修復(fù)材料，可使愈合區(qū)組織的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不受影響，維持組織的正常愈合機(jī)制，同時(shí)其降解產(chǎn)物具有促進(jìn)細(xì)胞增殖和表達(dá)基質(zhì)的作用，而該材料在組織愈合的同時(shí)降解消失，使其真正起到促進(jìn)組織修復(fù)的效果。

(2)本發(fā)明方法簡(jiǎn)便易操作，適用范圍廣，通過(guò)改變瓊脂糖醋酸酯和致孔劑的比例、致孔劑的尺寸等即可對(duì)支架的孔隙率、比表面積、孔徑大小等進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(3)本發(fā)明方法成本低，同時(shí)提高了瓊脂糖及其衍生物的附加價(jià)值，有助于大型海藻的種植(瓊脂糖從大型海藻中提取)，有利于近海海域富養(yǎng)的生態(tài)修復(fù)。

(4)本發(fā)明的骨修復(fù)材料應(yīng)用時(shí)操作方便，兼具良好的機(jī)械性能和生物相容性，降解時(shí)間與骨組織修復(fù)時(shí)間相匹配。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1所制得的骨修復(fù)材料的sem圖。

圖2為實(shí)施例2所制得的骨修復(fù)材料培養(yǎng)細(xì)胞的sem圖。

圖3為實(shí)施例3所制得的骨修復(fù)材料修復(fù)sd大鼠顱骨缺損修復(fù)8周后micro-ct三維重建圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

一種骨修復(fù)材料的制備方法，包括以下步驟：

1、將瓊脂糖醋酸酯溶解于二甲基亞砜和丙酮的混合溶劑中，質(zhì)量濃度為10％，其中二甲基亞砜與丙酮的體積比為1:1。

2、稱取β-磷酸三鈣加入到瓊脂糖醋酸酯溶液中，其質(zhì)量濃度為20％，攪拌均勻后，超聲1min～30min。

3、稱取氯化鈉粒子(篩分后的尺寸為100μm～500μm)加入上述溶液中，氯化鈉與瓊脂糖醋酸酯的質(zhì)量比為1:1，攪拌均勻后形成不流動(dòng)的軟面團(tuán)狀醋酸酯溶液/氯化鈉粒子混合物。

4、填充至所需形狀的模具中，待溶劑完全揮發(fā)后脫模，室溫下將得到的支架浸泡在蒸餾水中緩慢攪拌溶去氯化鈉粒子，每5h換一次水，并用agno3溶液檢驗(yàn)殘余的氯化鈉，至不再有白色沉淀產(chǎn)生為止。

5、得到的多孔支架真空干燥24h后，環(huán)氧乙烷滅菌備用。所制得的骨修復(fù)材料的sem圖見(jiàn)圖1。

實(shí)施例2

一種骨修復(fù)材料的制備方法，包括以下步驟：

1、將瓊脂糖醋酸酯溶解于n,n-二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶劑中，質(zhì)量濃度為20％，其中n,n-二甲基乙酰胺與丙酮的體積比為1:2。

2、稱取羥基磷灰石加入到瓊脂糖醋酸酯溶液中，其質(zhì)量濃度為30％，攪拌均勻后，超聲1min～30min。

3、稱取酒石酸鈉粒子(篩分后的尺寸為200μm～400μm)加入上述溶液中，酒石酸鈉與瓊脂糖醋酸酯的質(zhì)量比為1:30，攪拌均勻后形成不流動(dòng)的軟面團(tuán)狀醋酸酯溶液/酒石酸鈉粒子混合物。

4、填充至所需形狀的模具中，待溶劑完全揮發(fā)后脫模，室溫下將得到的支架浸泡在蒸餾水中緩慢攪拌溶去酒石酸鈉粒子，每5h換一次水，至不再有酒石酸鈉粒子存在為止。

5、得到的多孔支架真空干燥24h后，輻照滅菌備用。

擴(kuò)增sd大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞100萬(wàn)，種于支架上，風(fēng)干3～4小時(shí)細(xì)胞粘附后加細(xì)胞培養(yǎng)液(低糖dmem+10％fbs+1％雙抗)，結(jié)果如圖2，一周后骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞生長(zhǎng)良好。

實(shí)施例3

一種骨修復(fù)材料的制備方法，包括以下步驟：

1、將瓊脂糖醋酸酯溶解于二甲基亞砜和丙酮的混合溶劑中，質(zhì)量濃度為20％，其中二甲基亞砜與丙酮的體積比為1:3。

2、稱取石珊瑚粉末加入到瓊脂糖醋酸酯溶液中，其質(zhì)量濃度為40％，攪拌均勻后，超聲1min～30min。

3、稱取氯化鈉粒子(篩分后的尺寸為200μm～500μm)加入上述溶液中，氯化鈉與瓊脂糖醋酸酯的質(zhì)量比為30:1，攪拌均勻后形成不流動(dòng)的軟面團(tuán)狀醋酸酯溶液/氯化鈉粒子混合物。

4、填充至所需形狀的模具中，待溶劑完全揮發(fā)后脫模，室溫下將得到的支架浸泡在蒸餾水中緩慢攪拌溶去氯化鈉粒子，每5h換一次水，并用agno3溶液檢驗(yàn)殘余的氯化鈉，至不再有白色沉淀產(chǎn)生為止。

5、得到的多孔支架真空干燥24h后，輻照滅菌備用。

sd大鼠顱骨缺損模型，顱骨缺損直徑8mm，植入本實(shí)施例制得的石珊瑚復(fù)合支架，結(jié)果如圖3，8周后復(fù)合支架具有良好的骨引導(dǎo)和骨誘導(dǎo)作用，加快骨修復(fù)的進(jìn)程，有效改善骨修復(fù)的質(zhì)量。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。