專利名稱：膠原-β-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒及其制備方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的球狀顆粒材料的制備技術(shù)，具體涉及 一種膠原-(3-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒及其制備方法和裝置。二、 背景技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)膠原蛋白或稱膠原是由動(dòng)物細(xì)胞合成的一種生物性高分子，廣泛 存在于動(dòng)物骨、腱、軟骨和皮膚及其它結(jié)締組織中，約占哺乳動(dòng)物總蛋白的約 30%,是人體重要的細(xì)胞外基質(zhì)成份。膠原具有良好的生物學(xué)特性，可作為組織 的支持物，對(duì)細(xì)胞、組織乃至器官行使正常功能并對(duì)外傷修復(fù)有重大影響。大量 的研究結(jié)果表明，膠原的性能可以滿足用于作為表皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、角膜細(xì) 胞、軟骨細(xì)胞及骨細(xì)胞的培養(yǎng)基質(zhì)。在組織修復(fù)中，膠原可參與組織愈合過(guò)程并 能引導(dǎo)、促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)；具有顯著引導(dǎo)/誘導(dǎo)組織再生的作用，使創(chuàng)面實(shí)現(xiàn)功能 性、再生性的愈合，可廣泛應(yīng)用于軟、硬組織損傷的修復(fù)，如口腔科、骨科、整 形外科、五官科、神經(jīng)外科及肌腱斷裂和臟器穿孔等的治療。膠原較多用來(lái)制備 膜狀材料，也可用來(lái)制備顆粒形填充材料。單一的膠原，從強(qiáng)度和降解速度上都 難以滿足組織工程細(xì)胞培養(yǎng)的需要，將膠原和陶瓷材料復(fù)合，是改善其性能的途 徑之一。(5-磷酸三釣(p-TCP)是生物降解或生物吸收型生物活性陶瓷材料之一，當(dāng)它被 植入人體后，降解產(chǎn)生的Ca、 P能進(jìn)入活體循環(huán)系統(tǒng)，有助于新骨形成，它可作 為人體硬組織如牙和骨的理想替代材料，具有良好的可生物降解性、生物相容性 和生物無(wú)毒性。因此，p-磷酸三鉤是一種較為理想的硬組織修復(fù)材料。人工合成 的p-磷酸三鈞通常以粉末狀存在，若將膠原與(3-磷酸三鈣復(fù)合制備復(fù)合材料，既 有天然高分子材料的良好生物相容性和生物可降解性，又有良好的力學(xué)性能，材 料的性能將得到很大的改善。膠原-P-磷酸三鈣復(fù)合材料除用來(lái)制備塊體多孔支架 外，也可用于制備顆粒形態(tài)的填充材料。微球材料具有很多不規(guī)則顆粒所沒有的優(yōu)異性能，如高的流動(dòng)性、高的堆積 密度、不易團(tuán)聚、填充后不易引起應(yīng)力集中等。目前，在牙根管和拔牙窩的充填、牙周病所致牙槽骨吸收的修復(fù)、牙槽嵴增高、頜骨骨嚢腔填塞、萎縮性鼻炎 充填、乳突腔充填、整形(如鞍鼻美容)及以人體骨骼其它部位的骨缺損充填 中，微球顆粒填充材料得到廣泛應(yīng)用。聚合物基微球顆粒有多種制備方法，常用 的有乳化-化學(xué)交聯(lián)法、乳化-溶劑蒸發(fā)法及噴霧干燥法。應(yīng)用這些方法制備的微 球直徑分布范圍較大，填充密度大，應(yīng)用于組織填充時(shí)，顆粒間的孔隙過(guò)少，不 利于新生組織的長(zhǎng)入。三、發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)缺陷，提供了一種具有均一分布顆粒直徑的 膠原-(3-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒材料及其制備方法和裝置。技術(shù)方案 一種膠原-p-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒，膠原-p-磷酸三鈣復(fù)合球形 顆粒由含有納米(3-磷酸三鈣粉末的膠原醋酸溶液經(jīng)液滴-冷凝工藝制得，復(fù)合球形 顆粒的粒徑為小0.8 4mm,顆粒本體內(nèi)部為孔徑小于150pm的微孔，微孔之間互 通，復(fù)合球形顆粒的孔隙率為75~92%,所述膠原醋酸溶液中的溶劑為質(zhì)量濃度 為1%~5%的醋酸溶液，其中做為溶質(zhì)的膠原占膠原醋酸溶液的質(zhì)量百分比為 5 ~ 25%,加入膠原溶液的(3-磷酸三鈣與膠原的質(zhì)量比為(6 ~ 1): (1 ~ 5)。一種制備上述膠原-p-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒的方法，制備步驟為納米p-磷 酸三釣粉末的膠原醋酸懸浮液制備向質(zhì)量濃度為1 ~5%的醋酸溶液中加入膠 原，得膠原質(zhì)量濃度為5~25%的膠原醋酸溶液，再向膠原醋酸溶液中加入納米 p-磷酸三鉤，所述納米p-磷酸三鈣與膠原的質(zhì)量比為(6 1): (1~5),攪拌得懸浮 液；將上步制備好的納米p-磷酸三釣粉末的膠原醋酸懸浮液從管徑為())0.5 ~ 3mm 的管子，以10-60滴/min的速度均勻流出，滴入溫度為-(10 ~ 20)。C的冷凝液中 冷凝，形成球形顆粒；將上步冷凝后的球形顆粒分離、冷凍干燥；將冷凍干燥后 的球形顆粒放入質(zhì)量濃度為0.25 ~ 2.5%的交聯(lián)劑溶液交聯(lián)處理3 ~ 24h,然后用無(wú) 水乙醇清洗，得到膠原-p-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒。所述的冷凝液為二曱基硅油或植物油。所述的交聯(lián)劑為甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一種。一種制備上述膠原-p-磷酸三4丐復(fù)合球形多孔顆粒材料的裝置，所述的裝置由 儲(chǔ)料罐和保溫容器組成，在儲(chǔ)料罐頂部設(shè)有加料口，在儲(chǔ)料罐上還設(shè)有壓力表， 壓力表與壓力控制閥連接，在儲(chǔ)料罐的底部設(shè)有導(dǎo)液管，在導(dǎo)液管上設(shè)有流量控 制閥，保溫容器設(shè)在導(dǎo)液管下方。根據(jù)表面張力公式附g = 2;r rcr式中m為液滴質(zhì)量；r為毛細(xì)管外半徑；ct為表面張力；g為重力加速 度。當(dāng)膠原溶液的密度和粘度一定時(shí)，在無(wú)外界干擾的條件下，該法可以制備出 球形度好、粒徑均一的球形顆粒。有益效果本發(fā)明制備的得到膠原-(3-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒(1) 在顆粒本體內(nèi)部含有大量的互通微孔，這種顆粒具有較高的比表面積， 有利于細(xì)胞的粘附的組織液的流動(dòng)；(2) 復(fù)合顆粒具有均一的粒徑分布，不需要篩分處理即可得到具有相同粒徑 的顆粒材料；(3) 相同粒徑的球形顆粒材料，充填后能得到最大的顆粒間孔隙率。(4) 顆粒材料由膠原和納米(3-磷酸三鈣組成，既具備了良好的降解能力，當(dāng) 用于骨修復(fù)時(shí)，又能為新骨形成提供Ca、 P離子。四

圖1為裝置的原理示意圖。圖中裝置主要由(1 )加料口、 (2)壓力表、 (3 )壓力控制閥、(4 )儲(chǔ)料罐、(5 )流量控制閥、(6 )導(dǎo)液管、(7 )冷凝 液和(8 )保溫容器組成。圖2為膠原-P-磷酸三4丐復(fù)合球形多孔顆粒；圖3為膠原-p-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒內(nèi)部孔隙照片。五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:(1) 納米(3-磷酸三鉤粉末的膠原醋酸懸浮液制備向醋酸質(zhì)量濃度為1%的醋 酸溶液中加入膠原，得膠原質(zhì)量濃度為5%的膠原醋酸溶液，再向膠原醋酸溶液 中加入納米p-磷酸三釣，所述納米p-磷酸三鈣與膠原的質(zhì)量比為2: 1,攪拌得懸 浮液；(2) 制備好的懸浮液從加料口 l加入儲(chǔ)料罐4，通過(guò)控制儲(chǔ)料罐4中的壓力為 0.08-0.5MPa,以保證膠原-&-磷酸三鈣懸浮液從管徑為(|)0.5 ~ 3mm的導(dǎo)液管6中 以10-60滴/min的速度均勻流出，滴入保溫容器8內(nèi)的二曱基硅油冷凝液7中 冷凝，冷凝液的溫度為-(10 20)。C，形成球形顆粒；(4)冷凝后的微球分離，并在-(5 ~ 10)。C的溫度冷凍干燥處理8 ~ 24h,冷凍干 燥后的球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為0.25 ~ 2.5%的甲醛溶液交聯(lián)處理3 ~ 24h，再用 無(wú)水乙醇清洗，得到膠原-p-磷酸三鉤復(fù)合球形顆粒，粒徑為(l)0.8 4mm,顆粒本 體內(nèi)部為孔徑小于150nm的微孔，微孔之間互通，孔隙率為75~92%。見圖3。實(shí)施例2:(1) 納米(3-磷酸三鈣粉末的膠原醋酸懸浮液制備向醋酸質(zhì)量濃度為3%的醋 酸溶液中加入膠原，得膠原質(zhì)量濃度為15%的膠原醋酸溶液，再向膠原醋酸溶液 中加入納米(3-磷酸三4丐，所述納米p-磷酸三鉤與膠原的質(zhì)量比為6: 1,攪拌得懸 浮液；(2) 制備好的懸浮液從加料口 l加入儲(chǔ)料罐4，通過(guò)控制儲(chǔ)料罐4中的壓力為 0.08 ~ 0.5MPa，以保證膠原-p-磷酸三鈣懸浮液從管徑為(j)0.5 ~ 3mm的導(dǎo)液管6中 以10-60滴/min的速度均勻流出，滴入保溫容器8內(nèi)的植物油冷凝液7中冷 凝，冷凝液的溫度為-(10 20)。C,形成球形顆粒；(3) 冷凝后的微球分離，并在-(5~ 10)。C的溫度冷凍干燥處理8~24h,冷凍干 燥后的球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為0.25 ~ 2.5%的戊二醛溶液交聯(lián)處理3 ~ 24h，再 用無(wú)水乙醇清洗，得到膠原-(3-磷酸三釣復(fù)合球形顆粒，粒徑為(l)0.8-4mm,顆粒 本體內(nèi)部為孔徑小于150pm的微孔，微孔之間互通，孔隙率為75~92%。見圖 2、圖3。實(shí)施例3:(1) 納米(5-磷酸三4丐粉末的膠原醋酸懸浮液制備向醋酸質(zhì)量濃度為5%的醋 酸溶液中加入膠原，得膠原質(zhì)量濃度為25%的膠原醋酸溶液，再向膠原醋酸溶液 中加入納米p-磷酸三釣，所迷納米p-磷酸三鈣與膠原的質(zhì)量比為2: 5，攪拌得懸 浮液；(2) 制備好的懸浮液從加料口 l加入儲(chǔ)料罐4，通過(guò)控制儲(chǔ)料罐4中的壓力為 0.08 0.5MPa,以保證膠原-p-磷酸三4丐懸浮液從管徑為(()0.5 ~ 3mm的導(dǎo)液管6中 以10-60滴/min的速度均勻流出，滴入保溫容器8內(nèi)的二甲基硅油冷凝液7中 冷凝，冷凝液的溫度為-(10-20)。C,形成球形顆粒；(3) 冷凝后的微球分離，并在-(5-10)。C的溫度冷凍干燥處理8 24h,冷凍干 燥后的球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為0.25 ~ 2.5%的乙二醛溶液交聯(lián)處理3 ~ 24h,再 用無(wú)水乙醇清洗，得到膠原-P-磷酸三4丐復(fù)合球形顆粒，粒徑為(j)0.8-4mm,顆粒 本體內(nèi)部為孔徑小于150pm的微孔，《效孔之間互通，孔隙率為75 -92%。見圖 2、圖3。實(shí)施例4一種制備膠原-P-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒材料的裝置，裝置由儲(chǔ)料罐4和 保溫容器8組成，在儲(chǔ)料罐4頂部設(shè)有加料口 1，在儲(chǔ)料罐4上還設(shè)有壓力表 2,壓力表2與壓力控制閥3連接，在儲(chǔ)料罐4的底部設(shè)有導(dǎo)液管6,在導(dǎo)液管6 上設(shè)有流量控制閥5，保溫容器8設(shè)在導(dǎo)液管6下方。
權(quán)利要求
1.一種膠原-β-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒，其特征在于膠原-β-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒由含有納米β-磷酸三鈣粉末的膠原醋酸溶液經(jīng)液滴-冷凝工藝制得，復(fù)合球形顆粒的粒徑為φ0.8～4mm，顆粒本體內(nèi)部為孔徑小于150μm的微孔，微孔之間互通，復(fù)合球形顆粒的孔隙率為75～92％，所述膠原醋酸溶液中的溶劑為醋酸質(zhì)量濃度為1％～5％的醋酸溶液，其中做為溶質(zhì)的膠原占膠原醋酸溶液的質(zhì)量百分比為5～25％，加入膠原醋酸溶液的β-磷酸三鈣與膠原的質(zhì)量比為(6～1)∶(1～5)。
2. —種制備權(quán)利要求1所述膠原-p-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒的方法，其特征 在于制備步驟為a. 納米p-磷酸三釣粉末的膠原醋酸懸浮液制備向醋酸質(zhì)量濃度為1-5 %的醋酸溶液中加入膠原，得膠原質(zhì)量濃度為5 ~ 25 %的膠原醋酸溶 液，再向膠原醋酸溶液中加入納米(3-磷酸三鈣，所述納米(3-磷酸三鈣 與月交原的質(zhì)量比為(6-l): (1-5),攪拌得懸浮液；b. 將上步制備好的納米p-磷酸三鈣粉末的膠原醋酸懸浮液從管徑為 小0.5 ~ 3mm的管子，以10 ~ 60滴/min的速度均勻流出，滴入溫度為-(10-20)。C的冷凝液中冷凝，形成球形顆粒；c. 將上步冷凝后的球形顆粒分離、冷凍干燥；將冷凍干燥后的球形顆粒 放入質(zhì)量濃度為0.25~2.5%的交聯(lián)劑溶液交聯(lián)處理3~24h，然后用 無(wú)水乙醇清洗，得到膠原-p-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒。
3. 如權(quán)利要求2所述的膠原-(3-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒材料的制備方 法，其特征在于所述的冷凝液為二曱J^圭油或植物油。
4. 如權(quán)利要求2所述的膠原-P-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒材料的制備方 法，其特征在于所述的交聯(lián)劑為甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一 種。
5. —種制備權(quán)利要求1所述的膠原-p-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒材料的裝 置，其特征在于所述的裝置由儲(chǔ)料罐(4)和保溫容器(8)組成，在 儲(chǔ)料罐(4)頂部設(shè)有加料口 (1),在儲(chǔ)料罐(4)上還設(shè)有壓力表(2)，壓力表(2)與壓力控制閥(3)連接，在儲(chǔ)料罐(4)的底部設(shè) 有導(dǎo)液管(6)，在導(dǎo)液管(6)上設(shè)有流量控制閥(5),保溫容器 (8)設(shè)在導(dǎo)液管(6)下方。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有均一分布顆粒直徑的膠原-β-磷酸三鈣復(fù)合顆粒材料及其制備方法和裝置。本發(fā)明制備的得到膠原-β-磷酸三鈣復(fù)合球形顆粒在顆粒本體內(nèi)部含有大量的互通微孔，這種顆粒具有較高的比表面積，有利于細(xì)胞的粘附的組織液的流動(dòng)；復(fù)合顆粒具有均一的粒徑分布，不需要篩分處理即可得到具有相同粒徑的顆粒材料；相同粒徑的球形顆粒材料，充填后能得到最大的顆粒間孔隙率。顆粒材料由膠原和納米β-磷酸三鈣組成，既具備了良好的降解能力，當(dāng)用于骨修復(fù)時(shí)，又能為新骨形成提供Ca、P離子。
文檔編號(hào)A61K6/02GK101401967SQ20081023506
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者儲(chǔ)成林, 林萍華, 浦躍樸, 盛曉波, 董寅生, 超 郭, 黃志海 申請(qǐng)人:東南大學(xué)