專利名稱：一種骨移植復(fù)合支架材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)生物材料及制備方法，特別涉及一種用于骨移植的支架材料及制備方法。
背景技術(shù)：
骨缺損是臨床常見的病癥，用于骨缺損修復(fù)的植骨術(shù)是僅次于輸血的組織移植技術(shù)。在骨缺損修復(fù)中，支架材料的選擇是關(guān)鍵。支架材料影響細(xì)胞的生物學(xué)行為，決定移植后能否與機(jī)體很好地適應(yīng)、結(jié)合和修復(fù)。理想的骨支架材料的基本要求和特征已經(jīng)確立，即:①良好的生物相容性和生物降解性骨誘導(dǎo)性和骨傳導(dǎo)性；③一定的機(jī)械強(qiáng)度；④易于塑形；⑤具有負(fù)荷最大量細(xì)胞的高滲透性支持骨細(xì)胞生長和功能分化的表面化學(xué)性質(zhì)與微結(jié)構(gòu)；⑦可與其他活性分子如骨形態(tài)發(fā)生蛋白BMP (Bone morphogenetic protein)、
3-轉(zhuǎn)化生長因子TGF-0 (Transforming growth factor-0 )復(fù)合共同誘導(dǎo)骨發(fā)生；⑧易消毒。而上述特性主要由支架材料的組成基質(zhì)及及微結(jié)構(gòu)(孔隙率和孔隙特性)來決定。目前，骨支架材料按其來源分為人工合成支架材料和生物衍生支架材料。人工合成支架材料包括無機(jī)材料、高分子有機(jī)合成材料、納米材料和復(fù)合材料等。無機(jī)材料具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)作用，其與材料組成、微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，但這類材料存在脆性較大、部分不易被吸收等缺點(diǎn)，因而限制了它們在承重部位的應(yīng)用。高分子有機(jī)材料具有優(yōu)良的可降解性、細(xì)胞相容性和易塑形，但它的酸性降解產(chǎn)物對微環(huán)境有影響，細(xì)胞組織相容性差，機(jī)械強(qiáng)度不足，容易引起周圍組織非特異性炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)等。納米材料nHAC(羥基磷灰石水泥，Hydroxyapatite cement)具有高比表面積和孔隙率的特點(diǎn),有利于細(xì)胞接種、遷移和增殖，但其脆性大，降解慢，也難以滿足骨支架材料的要求。生物衍生支架材料是采用一系列不同理化技術(shù)制成的天然骨衍生材料，它抗原性較弱，有良好的組織親和性和結(jié)合力，其天然孔隙結(jié)構(gòu)的 大 小、形狀規(guī)則，為成骨細(xì)胞的黏附、增殖、分化成骨提供了天然的三維空間結(jié)構(gòu)。這類材料 來源豐富，制作簡便，并在功能適應(yīng)性、組織相容性、理化性能、生物降解性、造價等方面優(yōu)于人工合成材料。但天然生物衍生材料的可塑性差，在大規(guī)模生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)質(zhì)量難以控制、性能與結(jié)構(gòu)變化不成比例等問題，目前的處理方法尚不完善，其制備及性能控制還有待進(jìn)一步研究。因此，支架材料的研究應(yīng)是向擬生態(tài)技術(shù)發(fā)展，尋求一種結(jié)構(gòu)、功能與人體骨相似，且性能完善的組織工程化人工骨，修復(fù)骨缺損和應(yīng)用臨床。磷酸鈣水泥CPC (Calciumphosphate cement)基本符合這樣的發(fā)展趨勢,但CPC仍有-個關(guān)鍵問題需要解決，即CPC的力學(xué)強(qiáng)度、細(xì)胞和細(xì)胞因子的附著性和滲透性需要改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可改善CPC力學(xué)強(qiáng)度、細(xì)胞和細(xì)胞因子的附著性和滲透性的骨移植復(fù)合支架材料。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:
—種骨移植復(fù)合支架材料，包括磷酸鈣骨水泥CPC和纖維蛋白凝膠，所述CPC采用“瑞邦骨泰”，由固體粉末及固化液兩部分組成；所述每克固體粉末中加入0.2-0.4ml纖維蛋白凝膠FG后形成CPC-FG復(fù)合凝膠，然后再在該復(fù)合凝膠中加入0.4ml固化液，置于預(yù)制的模具中經(jīng)自然聚合定型后形成骨移植復(fù)合支架材料。前述骨移植復(fù)合支架材料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟:( I)磷酸鈣骨水泥CPC采用“瑞邦骨泰”，由固體粉末及固化液兩部分組成；(2)按0.2-0.4mlFG:lg固體粉末的比例，在CPC固體粉末中加入纖維蛋白凝膠FG,混合均勻后形成CPC-FG復(fù)合凝膠；(3)按0.4ml固化液=IgCPC固體粉末的比例，在CPC-FG復(fù)合凝膠中加入固化液調(diào)成糊狀，立即置于預(yù)制的模具中；(4)在溫度為30°C-40°C，相對濕度不小于30%條件下，待自然聚合定型后取出，制備成CPC/FG復(fù)合支架材料樣本。上述方法中，所述纖維蛋白凝膠FG為“倍秀膠”，包括生物膠主體、生物膠溶解液、催化劑、催化劑溶解液四部分，使用前先將生物膠主體和生物膠溶解液相溶，制成主體膠溶液；催化劑與催化劑溶解液相溶，制成催化劑溶液；然后將主體膠溶液和催化劑溶液按1:1的質(zhì)量比相混，制成FG凝膠。本發(fā)明用磷酸鈣骨水泥CPC和纖維蛋白凝膠FG(fibrin glue)體外構(gòu)建符合骨組織結(jié)構(gòu)的復(fù)合支架材料 ，取長補(bǔ)短，充分發(fā)揮磷酸鈣骨水泥良好的力學(xué)性能以及與骨完全一致的無機(jī)晶格的優(yōu)勢，利用纖維蛋白凝膠的粘性進(jìn)一步增強(qiáng)磷酸鈣骨水泥的力學(xué)性能，同時利用其對種子細(xì)胞的吸附及包裹作用，吸附細(xì)胞及細(xì)胞因子構(gòu)建成一種新型的骨移植復(fù)合支架材料。


圖1是實施例1與比較例所得兩種材料的XRD譜線。圖2是實施例1與比較例所得兩種材料的的抗壓強(qiáng)度分布曲線。
具體實施例方式材料選擇本發(fā)明CPC由上海瑞邦生物材料有限公司提供，商品名為“瑞邦骨泰”，包括CPC粉末及固化液兩部分。FG由廣州倍繡生物技術(shù)有限公司提供，商品名為“倍秀膠”，包括生物膠主體、生物膠溶解液、催化劑、催化劑溶解液四部分。實施例1(1)先將生物膠主體和生物膠溶解液相溶，制成主體膠溶液；催化劑與催化劑溶解液相溶，制成催化劑溶液；(2)將主體膠溶液和催化劑溶液按1:1的質(zhì)量比相混，制成FG凝膠；(3 )按ImlFG凝膠:5gCPC粉末的比例，將CPC粉末與FG凝膠混合均勻，形成CPC-FG
復(fù)合凝膠；(4)在CPC-FG復(fù)合凝膠中加入2ml固化液調(diào)成糊狀，立即置于直徑5mm，長50mm的圓柱形模具中；
(5)在不施加任何壓力，溫度為37°C，相對濕度40%條件下，待自然聚合定型后取出，制備成CPC-FG復(fù)合支架材料樣本。實施例2步驟(3 )中，按2.5mlFG凝膠:5gCPC粉末的比例，將CPC粉末與FG凝膠混合均勻，形成CPC-FG復(fù)合凝膠；步驟(5)中，凝固條件:溫度為30°C，相對濕度30% ;其余同實施例1o實施例3步驟(3)中，按1.5mlFG凝膠:5gCPC粉末的比例，將CPC粉末與FG凝膠混合均勻，形成CPC-FG復(fù)合凝膠；步驟(5)中，凝固條件:溫度為40°C，相對濕度50% ;其余同實施例1o實施例4步驟(3 )中，按2mlFG凝膠:5gCPC粉末的比例，將CPC粉末與FG凝膠混合均勻，形成CPC-FG復(fù)合凝膠；步驟(5)中，凝固條件:溫度為35°C，相對濕度35% ;其余同實施例1。以上實施例1-4的CPC/FG復(fù)合物呈乳白色，表面粗糙，質(zhì)韌，結(jié)構(gòu)緊湊。比較例按0.2ml固化液:IgCPC粉末 的比例，在CPC粉末中加入固化液調(diào)成糊狀，立即置于直徑5mm,長40mm的圓柱形模具中；在溫度為37°C,相對濕度40%條件下,待自然聚合定型后取出，制備成純CPC支架材料樣本。本例純CPC呈白色，表面光滑，質(zhì)硬，脆性大，結(jié)構(gòu)緊密。與純CPC樣品相比，本發(fā)明骨移植替代材料具有如下優(yōu)點(diǎn):1、X射線衍射(X-ray diffraction, XRD)分析顯示,復(fù)合支架材料并不影響CPC的最終轉(zhuǎn)化，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)仍是羥基磷灰石結(jié)構(gòu)(圖1)。2、FG改變了 CPC的微觀結(jié)構(gòu)，提高了 CPC的抗壓強(qiáng)度，其最大抗壓強(qiáng)度達(dá)到14MPa，彈性模量在96.64-269.39MPa之間，孔隙率為38.8% (圖2)。與在同樣條件下制備的CPC比較，復(fù)合支架材料的抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)了 55.6%，而孔隙率僅下降了 6.9%，變化不大。
權(quán)利要求
1.一種骨移植復(fù)合支架材料，其特征在于，包括磷酸鈣骨水泥CPC和纖維蛋白凝膠FG，所述CPC采用“瑞邦骨泰”，由固體粉末及固化液兩部分組成；所述每克固體粉末中加入0.2-0.4ml纖維蛋白凝膠FG后形成CPC-FG復(fù)合凝膠，然后再在該復(fù)合凝膠中加入0.4ml固化液，置于預(yù)制的模具中經(jīng)自然聚合定型后形成骨移植復(fù)合支架材料。
2.一種骨移植復(fù)合支架材料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)磷酸鈣骨水泥CPC采用“瑞邦骨泰”，由固體粉末及固化液兩部分組成； (2)按0.2-0.4mlFG:lg固體粉末的比例，在CPC固體粉末中加入纖維蛋白凝膠FG，混合均勻后形成CPC-FG復(fù)合凝膠； (3)按0.4ml固化液=IgCPC固體粉末的比例，在CPC-FG復(fù)合凝膠中加入固化液調(diào)成糊狀，立即置于預(yù)制的模具中； (4)在溫度為30°C_40°C，相對濕度不小于30%條件下，待自然聚合定型后取出，制備成CPC/FG復(fù)合支架材料樣本。
3.如權(quán)利要求2所述的骨移植復(fù)合支架材料的制備方法，其特征在于，所述纖維蛋白凝膠FG采用“倍秀膠”，包括生物膠主體、生物膠溶解液、催化劑、催化劑溶解液四部分，使用前先將生物膠主體和生物膠溶解液相溶，制成主體膠溶液；催化劑與催化劑溶解液相溶，制成催化劑溶液；然后將主體膠溶液和催化劑溶液按1:1的質(zhì)量比相混，制成FG凝膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種骨移植復(fù)合支架材料及其制備方法，其特征在于，采用磷酸鈣骨水泥CPC和纖維蛋白凝膠FG體外構(gòu)建符合骨組織結(jié)構(gòu)的復(fù)合支架材料,該復(fù)合支架材料并不影響CPC的最終轉(zhuǎn)化，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)仍是羥基磷灰石結(jié)構(gòu)，而FG改變了CPC的微觀結(jié)構(gòu)，與在同樣條件下制備的純CPC比較，復(fù)合支架材料的抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)了55.6%，而孔隙率變化不大。
文檔編號A61L27/52GK103170009SQ20131010931
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者胡運(yùn)生 申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)