一種醫(yī)用仿生骨料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種醫(yī)用仿生骨料的制備方法，屬于仿生材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以牛蹄筋提取膠原粉，用富含羥基磷酸鈣的乳清粉預(yù)鈣化納米纖維素，將兩者混合后經(jīng)原位合成法在混合物表面沉積羥基磷酸鈣后，真空凍干即得醫(yī)用仿生骨料。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備步驟簡單，所得產(chǎn)品免疫排斥性小，使用后抗原無殘留、無炎癥反應(yīng)，有效解決了有機(jī)相和無機(jī)相易分離，機(jī)械性能差的問題；充分利用膠原粉和納米纖維素制備醫(yī)用仿生骨料，使其具有較好的生物相容性，機(jī)械性能提高了25～30%。
【專利說明】
一種醫(yī)用仿生骨料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)用仿生骨料的制備方法，屬于仿生材料制備技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]人造結(jié)構(gòu)材料往往追求高致密固體，但自然界往往選用胞狀材料作為大型生物或植物的構(gòu)體。天然骨由同心圓排列的骨板與哈佛系統(tǒng)構(gòu)成，外層為致密的皮質(zhì)骨，內(nèi)層為疏松多孔的松質(zhì)骨。成熟骨的主要部分是由羥基磷灰石晶體的雙相復(fù)合材料。目前醫(yī)用仿生骨料多為單一型材料，如金屬材料、陶瓷材料、高分子材料在生物體中都有應(yīng)用，但作為骨替代材料，都有其局限性。醫(yī)用金屬材料在生物體內(nèi)容易發(fā)生腐蝕，許多金屬離子對人體有害，金屬肩會引起周圍生物組織發(fā)生變化，另外，金屬元素向各種器官轉(zhuǎn)移，引起組織變態(tài)反應(yīng)等問題。生物醫(yī)用陶瓷材料的脆性決定了它的使用范圍，高分子材料的強(qiáng)度不高，也限制了它在骨替代尤其是承重骨替代材料上的使用。都無法避免免疫排斥，殘留的抗原會導(dǎo)致不同程度的炎癥反應(yīng)，而多元組份復(fù)合骨料經(jīng)簡單機(jī)械混合后存在有機(jī)相和無機(jī)相易分離，機(jī)械性能差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對目前傳統(tǒng)單一型生物醫(yī)用骨料如:金屬材料、陶瓷材料、高分子材料等無法避免免疫排斥，殘留的抗原會導(dǎo)致不同程度的炎癥反應(yīng)，而多元組份復(fù)合骨料經(jīng)簡單機(jī)械混合后存在有機(jī)相和無機(jī)相易分離，機(jī)械性能差的弊端，提供了一種以牛蹄筋提取膠原粉，用富含羥基磷酸鈣的乳清粉預(yù)鈣化納米纖維素，將兩者混合后經(jīng)原位合成法在混合物表面沉積羥基磷酸鈣后，真空凍干即得醫(yī)用仿生骨料的方法。本發(fā)明制備步驟簡單，所得產(chǎn)品免疫排斥性小，使用后抗原無殘留、無炎癥反應(yīng)，原位沉積法和鈣化納米纖維素改性有效解決了有機(jī)相和無機(jī)相易分離，機(jī)械性能差的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:(1)稱取1?2kg牛蹄筋用無水乙醇沖洗10?20min，剪碎，用去離子水超聲洗滌去除多余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋總體積3?5倍質(zhì)量濃度為0.5mol/L醋酸溶液和100? 150g胃蛋白酶，置于搖床中振蕩浸漬3?5天；(2)浸漬結(jié)束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機(jī)以3000?4000r/min轉(zhuǎn)速離心10? 15min，分離得到上清液，向上清液中逐滴滴入500?600mL濃度為0.lmol/L氫氧化鈉溶液， 直至再無更多沉淀產(chǎn)生，再經(jīng)離心機(jī)分離得到下層沉淀，干燥后即得牛蹄膠原粉，備用；(3)稱取50?60g納米纖維素置于裝有200?300mL去離子水的燒杯中，將燒杯移入36? 37°C的水浴鍋中，再加入納米纖維素等質(zhì)量的乳清粉和40?50mL濃度為0.1mol/L氯化鈣溶液，攪拌均勻后放入超聲振蕩儀中，振蕩反應(yīng)3?5天，得預(yù)鈣化納米纖維素；(4)稱取60?80g備用的牛蹄膠原粉和30?40g上述預(yù)|丐化納米纖維素分散于900? 1000mL濃度為0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入濃度為0.2mol/L的磷酸氫二銨溶液直至膠狀分散液澄清為止，停止滴加；(5)向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氫二銨體積1.5?2.0倍濃度為0.3mol/L硝酸鈣溶液，并用質(zhì)量濃度為15%氨水調(diào)節(jié)pH至8.0?8.5，繼續(xù)攪拌60?80min后放入恒溫箱礦化反應(yīng)2?3天；(6)將上述礦化產(chǎn)物放入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌3?5遍，分離得到濾渣，將濾渣放入真空冷凍干燥機(jī)中，于-50?_40°C、5?8Pa條件下凍干，即制得醫(yī)用仿生骨料。
[0005]本發(fā)明制得的醫(yī)用仿生骨料抗彎曲強(qiáng)度為110?115MPa，彎曲模量為7.01? 7 ? lOGPa，抗折強(qiáng)度達(dá)7 ? 9?10 ? 7MPa，氣孔率達(dá)40 ? 1?41 ? 25%。
[0006]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將本發(fā)明的醫(yī)用仿生骨料和自體骨分別用于狗腿骨的修復(fù)，6 ?8個(gè)月后，通過掃描電鏡觀察，植入該醫(yī)用仿生骨料中的骨細(xì)胞組織比植入自體骨的量多，與細(xì)胞組織相容性好，不僅能傳導(dǎo)骨組織生長，還能誘導(dǎo)周圍骨組織生長，與骨形成牢固的化學(xué)鍵合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松動滑移。
[0007]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:(1)本發(fā)明制備步驟簡單，所得產(chǎn)品免疫排斥性小，使用后抗原無殘留、無炎癥反應(yīng)，有效解決了有機(jī)相和無機(jī)相易分離，機(jī)械性能差的問題；(2)充分利用膠原粉和納米纖維素制備醫(yī)用仿生骨料，使其具有較好的生物相容性，彎曲強(qiáng)度提高了 25?30%?！揪唧w實(shí)施方式】
[0008] 首先稱取1?2kg牛蹄筋用無水乙醇沖洗10?20min，剪碎，用去離子水超聲洗滌去除多余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋總體積3?5倍質(zhì)量濃度為0.5mol/L醋酸溶液和 100?150g胃蛋白酶，置于搖床中振蕩浸漬3?5天;浸漬結(jié)束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機(jī)以3000?4000r/min轉(zhuǎn)速離心10?15min，分離得到上清液，向上清液中逐滴滴入 500?600mL濃度為0.lmol/L氫氧化鈉溶液，直至再無更多沉淀產(chǎn)生，再經(jīng)離心機(jī)分離得到下層沉淀，干燥后即得牛蹄膠原粉，備用;再稱取50?60g納米纖維素置于裝有200?300mL 去離子水的燒杯中，將燒杯移入36?37°C的水浴鍋中，再加入納米纖維素等質(zhì)量的乳清粉和40?50mL濃度為0.lmol/L氯化|丐溶液，攪拌均勾后放入超聲振蕩儀中，振蕩反應(yīng)3?5天， 得預(yù)鈣化納米纖維素;稱取60?80g備用的牛蹄膠原粉和30?40g上述預(yù)鈣化納米纖維素分散于900?1000mL濃度為0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入濃度為0.2mol/L的磷酸氫二銨溶液直至膠狀分散液澄清為止，停止滴加;然后向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氫二銨體積1.5?2.0倍濃度為0.3mo 1 /L硝酸鈣溶液，并用質(zhì)量濃度為15%氨水調(diào)節(jié)pH至 8.0?8.5，繼續(xù)攪拌60?80min后放入恒溫箱礦化反應(yīng)2?3天;最后將上述礦化產(chǎn)物放入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌3?5遍，分離得到濾渣，將濾渣放入真空冷凍干燥機(jī)中，于-50 ?-40°C、5?8Pa條件下凍干，即制得醫(yī)用仿生骨料。
[0009]實(shí)例 1首先稱取lkg牛蹄筋用無水乙醇沖洗10min，剪碎，用去離子水超聲洗滌去除多余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋總體積3倍質(zhì)量濃度為0.5mol/L醋酸溶液和100g胃蛋白酶，置于搖床中振蕩浸漬3天;浸漬結(jié)束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速離心10min，分離得到上清液，向上清液中逐滴滴入500mL濃度為0.lmol/L氫氧化鈉溶液，直至再無更多沉淀產(chǎn)生，再經(jīng)離心機(jī)分離得到下層沉淀，干燥后即得牛蹄膠原粉，備用;再稱取50g納米纖維素置于裝有200mL去離子水的燒杯中，將燒杯移入36°C的水浴鍋中，再加入納米纖維素等質(zhì)量的乳清粉和40mL濃度為0.lmol/L氯化鈣溶液，攪拌均勻后放入超聲振蕩儀中，振蕩反應(yīng)3天，得預(yù)鈣化納米纖維素;稱取60g備用的牛蹄膠原粉和30g上述預(yù)鈣化納米纖維素分散于900mL濃度為0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入濃度為0.2mol/L的磷酸氫二銨溶液直至膠狀分散液澄清為止，停止滴加;然后向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氫二銨體積1.5倍濃度為0.3mol/L硝酸鈣溶液，并用質(zhì)量濃度為15%氨水調(diào)節(jié)pH至 8.0，繼續(xù)攪拌60min后放入恒溫箱礦化反應(yīng)2天;最后將上述礦化產(chǎn)物放入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌3遍，分離得到濾渣，將濾渣放入真空冷凍干燥機(jī)中，于-50°C、5Pa條件下凍干，即制得醫(yī)用仿生骨料。
[0010]將本發(fā)明的醫(yī)用仿生骨料和自體骨分別用于狗腿骨的修復(fù)，6個(gè)月后，通過掃描電鏡觀察，長入該醫(yī)用仿生骨料中的骨細(xì)胞組織比植入自體骨的量多，與細(xì)胞組織相容性好， 不僅能傳導(dǎo)骨組織生長，還能誘導(dǎo)周圍骨組織生長，與骨形成牢固的化學(xué)鍵合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松動滑移。
[0011]實(shí)例2首先稱取2kg牛蹄筋用無水乙醇沖洗15min，剪碎，用去離子水超聲洗滌去除多余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋總體積4倍質(zhì)量濃度為0.5mol/L醋酸溶液和125g胃蛋白酶，置于搖床中振蕩浸漬4天;浸漬結(jié)束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機(jī)以3500r/min轉(zhuǎn)速離心13min，分離得到上清液，向上清液中逐滴滴入550mL濃度為0.lmol/L氫氧化鈉溶液，直至再無更多沉淀產(chǎn)生，再經(jīng)離心機(jī)分離得到下層沉淀，干燥后即得牛蹄膠原粉，備用;再稱取55g納米纖維素置于裝有250mL去離子水的燒杯中，將燒杯移入37°C的水浴鍋中，再加入納米纖維素等質(zhì)量的乳清粉和45mL濃度為0.lmol/L氯化鈣溶液，攪拌均勻后放入超聲振蕩儀中，振蕩反應(yīng)4天，得預(yù)鈣化納米纖維素;稱取70g備用的牛蹄膠原粉和35g上述預(yù)鈣化納米纖維素分散于950mL濃度為0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入濃度為0.2mol/L的磷酸氫二銨溶液直至膠狀分散液澄清為止，停止滴加;然后向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氫二銨體積1.8倍濃度為0.3mo 1 /L硝酸鈣溶液，并用質(zhì)量濃度為15%氨水調(diào)節(jié)pH至 8.3，繼續(xù)攪拌70min后放入恒溫箱礦化反應(yīng)3天;最后將上述礦化產(chǎn)物放入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌4遍，分離得到濾渣，將濾渣放入真空冷凍干燥機(jī)中，于-45°C、7Pa條件下凍干，即制得醫(yī)用仿生骨料。
[0012]將本發(fā)明的醫(yī)用仿生骨料和自體骨分別用于狗腿骨的修復(fù)，7個(gè)月后，通過掃描電鏡觀察，長入該醫(yī)用仿生骨料中的骨細(xì)胞組織比植入自體骨的量多，與細(xì)胞組織相容性好， 不僅能傳導(dǎo)骨組織生長，還能誘導(dǎo)周圍骨組織生長，與骨形成牢固的化學(xué)鍵合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松動滑移。
[0013]實(shí)例3首先稱取2kg牛蹄筋用無水乙醇沖洗20min，剪碎，用去離子水超聲洗滌去除多余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋總體積5倍質(zhì)量濃度為0.5mol/L醋酸溶液和150g胃蛋白酶，置于搖床中振蕩浸漬5天;浸漬結(jié)束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機(jī)以4000r/min轉(zhuǎn)速離心15min，分離得到上清液，向上清液中逐滴滴入600mL濃度為0.lmol/L氫氧化鈉溶液，直至再無更多沉淀產(chǎn)生，再經(jīng)離心機(jī)分離得到下層沉淀，干燥后即得牛蹄膠原粉，備用;再稱取60g納米纖維素置于裝有300mL去離子水的燒杯中，將燒杯移入37°C的水浴鍋中，再加入納米纖維素等質(zhì)量的乳清粉和50mL濃度為0.lmol/L氯化鈣溶液，攪拌均勻后放入超聲振蕩儀中，振蕩反應(yīng)5天，得預(yù)鈣化納米纖維素;稱取80g備用的牛蹄膠原粉和40g上述預(yù)鈣化納米纖維素分散于lOOOmL濃度為0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入濃度為0.2mol/L的磷酸氫二銨溶液直至膠狀分散液澄清為止，停止滴加;然后向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氫二銨體積2.0倍濃度為0.3mol/L硝酸鈣溶液，并用質(zhì)量濃度為15%氨水調(diào)節(jié)pH至 8.5，繼續(xù)攪拌80min后放入恒溫箱礦化反應(yīng)3天;最后將上述礦化產(chǎn)物放入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌5遍，分離得到濾渣，將濾渣放入真空冷凍干燥機(jī)中，于-40°C、8Pa條件下凍干，即制得醫(yī)用仿生骨料。
[0014]將本發(fā)明的醫(yī)用仿生骨料和自體骨分別用于狗腿骨的修復(fù)，8個(gè)月后，通過掃描電鏡觀察，長入該醫(yī)用仿生骨料中的骨細(xì)胞組織比植入自體骨的量多，與細(xì)胞組織相容性好， 不僅能傳導(dǎo)骨組織生長，還能誘導(dǎo)周圍骨組織生長，與骨形成牢固的化學(xué)鍵合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松動滑移。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種醫(yī)用仿生骨料的制備方法，其特征在于具體制備步驟為:(1)稱取1?2kg牛蹄筋用無水乙醇沖洗10?20min，剪碎，用去離子水超聲洗滌去除多 余乙醇后移入陶瓷罐中，加入牛蹄筋總體積3?5倍質(zhì)量濃度為0.5mol/L醋酸溶液和100? 150g胃蛋白酶，置于搖床中振蕩浸漬3?5天；(2)浸漬結(jié)束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機(jī)以3000?4000r/min轉(zhuǎn)速離心10? 15min，分離得到上清液，向上清液中逐滴滴入500?600mL濃度為0.lmol/L氫氧化鈉溶液， 直至再無更多沉淀產(chǎn)生，再經(jīng)離心機(jī)分離得到下層沉淀，干燥后即得牛蹄膠原粉，備用；(3)稱取50?60g納米纖維素置于裝有200?300mL去離子水的燒杯中，將燒杯移入36? 37°C的水浴鍋中，再加入納米纖維素等質(zhì)量的乳清粉和40?50mL濃度為0.1mol/L氯化鈣溶 液，攪拌均勻后放入超聲振蕩儀中，振蕩反應(yīng)3?5天，得預(yù)鈣化納米纖維素；(4)稱取60?80g備用的牛蹄膠原粉和30?40g上述預(yù)|丐化納米纖維素分散于900? 1000mL濃度為0.5mol/L醋酸溶液中，向分散液中加入濃度為0.2mol/L的磷酸氫二銨溶液直 至膠狀分散液澄清為止，停止滴加；(5)向上述所得澄清分散液中滴加上述磷酸氫二銨體積1.5?2.0倍濃度為0.3mol/L硝 酸鈣溶液，并用質(zhì)量濃度為15%氨水調(diào)節(jié)pH至8.0?8.5，繼續(xù)攪拌60?80min后放入恒溫箱 礦化反應(yīng)2?3天；(6)將上述礦化產(chǎn)物放入布氏漏斗，用去離子水抽濾洗滌3?5遍，分離得到濾渣，將濾 渣放入真空冷凍干燥機(jī)中，于-50?_40°C、5?8Pa條件下凍干，即制得醫(yī)用仿生骨料。
【文檔編號】A61L27/20GK105963786SQ201610484372
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】陳建峰, 盛海豐, 林茂平
【申請人】陳建峰