專利名稱：一種用于骨缺損修復的復合支架的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物活性材料領域，涉及骨組織修復、填充及組織工程修復材料，具體涉及用于骨缺損修復的生物活性復合支架材料的制備方法。
背景技術：
骨骼的病損是臨床的常見病和多發(fā)病。通過研制骨修復及骨替代材料，可以幫助患者修復缺損或缺失的骨組織，更好地恢復人體組織功能。在骨組織工程中，理想的修復材料應符合以下條件良好的生物相容性、生物降解性、可塑性，具有三維多孔且互通的孔隙結構和一定的機械強度。在骨缺損修復研究領域上，迫切需要具有和人骨力學強度相匹配、 細胞相容性良好和促進新生骨組織生長的支架材料。生物活性玻璃(BG)自其開發(fā)以來，因為其具有良好的生物相容性、組織相容性、細胞相容性、骨傳導性甚至骨誘導性而在生物材料研究和臨床醫(yī)學領域的應用得到了迅速發(fā)展。由于BG良好的骨組織結合性及優(yōu)良的成骨性能，基于生物活性玻璃的骨修復材料及骨組織工程支架層出不窮，如BG/聚羥基酸、BG/聚己內酯、BG/透明質酸、BG/膠原、BG/殼聚糖等。BG/膠原(Col)復合材料因為其具有前者優(yōu)良的成骨活性和后者優(yōu)良的生物學性能而獲得良好的骨組織修復效果，然而，該復合支架也存在眾多缺點，其在人體環(huán)境中易降解而導致支架的潰散、力學性能大幅下降；在制備過程中，BG等無機粉體在膠狀Col溶液中分散困難、易團聚，致使支架力學性能不穩(wěn)定，重復性差，同時，BG顆粒的團聚使支架局部堿性增加，影響了局部微環(huán)境的細胞學行為。針對上述缺點，有效改善BG粉體在Col膠體溶液中的分散效果、提高力學性能是亟待解決的關鍵問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種用于骨缺損修復的復合支架的制備方法，為了達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案。一種用于骨缺損修復的復合支架的制備方法，包括以下步驟
(1)將殼聚糖粉體加入到酸溶液中，攪拌待其充分溶解，得到殼聚糖溶液；所述酸溶液為乙酸、鹽酸或硝酸的水溶液；
(2)將58S生物活性玻璃慢慢加入到殼聚糖溶液中，殼聚糖與58S生物活性玻璃的質量比為I: (6 10)，攪拌使58S生物活性玻璃均勻分散其中；
⑶將步驟⑵得到的混合液慢慢加入到I型膠原溶液中，并保持溶液PH值在4. 7^4. 9， 攪拌成糊狀，然后抽濾得到絮狀物質；
⑷在絮狀物質中加入交聯(lián)劑EDC和NHS，攪拌O. 5h后，成型，冷凍干燥后得到初步交聯(lián)的多孔支架；
(5)將初步交聯(lián)的多孔支架浸泡在醇溶液中，加入交聯(lián)劑EDC和NHS進行二次交聯(lián)；在 4°C下浸泡四天后，洗滌，最后冷凍干燥得到用于骨缺損修復的復合多孔支架。
所述酸溶液的濃度為O. 2mol/L。步驟(I)所述殼聚糖溶液的質量分數(shù)為3 5%。步驟(3)所述I型膠原溶液的濃度為12mg/mL。步驟(4)所述EDC與NHS的質量比為(f 3) : I ;所述交聯(lián)劑的總質量為I型膠原質量的1/5。步驟(4 )和步驟(5 )所述冷凍干燥是在-70 V的低溫冰箱里冷凍24h成冰狀，然后放入凍干機中48h。所述醇溶液為乙醇或丁醇的水溶液。步驟(5)所述醇溶液中醇與水的摩爾比為O. 30. 5。所述58S生物活性玻璃的質量為復合多孔支架總質量的65 75%。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術的有益效果
I采用殼聚糖(CS)作為分散劑，將BG粉體預先在CS溶液中均勻分散，避免了生物玻璃在膠原中的團聚，從而避免了由于團聚而引起的支架力學性能不穩(wěn)定，重復性差，局部堿性增加，影響了局部微環(huán)境的細胞學行為等缺點。2殼聚糖的加入，使得有機體中引入了大量的氨基和羥基，使分子間的相互作用增強，顯著的提高了材料的抗壓模量和強度；
3殼聚糖和膠原在分子尺度的混合，使膠原分子被殼聚糖包裹和纏繞，降低膠原酶對膠原分子的酶切能力，顯著提高了復合支架的抗膠原酶解性。


圖I為本發(fā)明實施例I制備的多孔復合支架的掃描電鏡圖譜。圖2為本發(fā)明實施例I制備的多孔復合支架的壓縮強度和壓縮模量圖。圖3為本發(fā)明實施例I制備的多孔復合支架的降解圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例I
⑴配制濃度為O. 2mol/L的乙酸溶液，然后將殼聚糖粉體加入其中，攪拌待其充分溶解，得到濃度為3%wt的CS溶液。(2)將58S生物活性玻璃慢慢加入到步驟⑴得到的溶液中，殼聚糖與生物玻璃的質量比為I :6，機械攪拌，讓生物玻璃均勻分散在其中。⑶將步驟⑵得到的混合液慢慢加入到12mg/ml的I型膠原溶液中，并保持溶液pH 值在4. 8，機械攪拌成糊狀，然后抽濾得到絮狀物質。⑷將步驟⑶得到的絮狀物質進行交聯(lián)反應，加入交聯(lián)劑EDC和NHS，EDC與NHS的質量比為1:1，且交聯(lián)劑總質量為膠原質量的1/5。攪拌O. 5h后，將絮狀物質倒入直徑6mm， 高8mm的圓柱形模具中成型，在-70°C低溫冰箱中冷凍24h，然后在凍干機中干燥48h得到初步交聯(lián)的多孔支架。(5)將步驟⑷得到的多孔支架浸泡在水和乙醇的混合溶液中，醇與水的摩爾比為 O. 34，加入上述相同比例的交聯(lián)劑EDC和NHS。在4°C下浸泡四天后，用去離子水洗滌5次，將醇溶液都除去，最后冷凍干燥得到CS-BG/Col (CBC)復合多孔支架，生物玻璃的質量為支架總質量的65%。圖2給出了 CBC支架的力學強度測試數(shù)據(jù)，本發(fā)明制備的CBC復合支架的壓縮強度為O. 35MPa,壓縮模量為O. 49KPa ;而傳統(tǒng)的生物玻/膠原(BC)多孔支架的壓縮強度僅為 O. 16MPa，壓縮模量為O. 2IKPa0與傳統(tǒng)的BC復合支架相比，CBC復合支架在力學強度方面具有明顯的提聞。圖3是CBC復合支架的降解實驗數(shù)據(jù)，在膠原酶溶液中浸泡24h后，CBC復合支架的剩余質量為初始質量的58%,而傳統(tǒng)的復合支架BC的剩余質量為原始質量的29%。說明本發(fā)明的CBC復合支架具有良好的抗降解性能。實施例2
⑴配制濃度為O. 2mol/L的鹽酸溶液，然后將殼聚糖粉體加入其中，攪拌待其充分溶解，得到濃度為4%的CS溶液。(2)將58S生物活性玻璃慢慢加入到步驟⑴得到的溶液中，殼聚糖與生物玻璃的質量比為I :8，機械攪拌，讓生物玻璃均勻分散在其中。⑶將步驟⑵得到的混合液慢慢加入到12mg/ml的I型膠原溶液中，并保持溶液pH 值在4. 8附近，機械攪拌成糊狀，然后抽濾得到絮狀物質。⑷將步驟⑶得到的絮狀物質進行交聯(lián)反應，加入交聯(lián)劑EDC和NHS，EDC與NHS的質量比為I. 5 : I，且交聯(lián)劑總質量為膠原質量的1/5。將絮狀物質倒入直徑6mm，高8mm的圓柱形模具中成型，在-70°C低溫冰箱中冷凍24h，然后在凍干機中干燥48h得到初步交聯(lián)的多孔支架。(5)將步驟⑷得到的多孔支架浸泡在水和丁醇的混合溶液中，醇與水的摩爾比為 O. 42,加入步驟⑷中相同比例的交聯(lián)劑EDC和NHS。在4°C下浸泡四天后，用去離子水洗滌5 次，將醇溶液都除去，最后冷凍干燥得到CS-BG/Col (CBC)復合多孔支架，生物玻璃的質量為支架總質量的70%。實施例3
⑴配制濃度為O. 2mol/L的硝酸溶液，然后將殼聚糖粉體加入其中，攪拌待其充分溶解，得到濃度為5%的CS溶液。(2)將58S生物活性玻璃慢慢加入到步驟⑴得到的溶液中，殼聚糖與生物玻璃的質量比為1:10，機械攪拌，讓生物玻璃均勻分散在其中。⑶將步驟⑵得到的混合液慢慢加入到12mg/ml的I型膠原溶液中，并保持溶液pH 值在4. 8附近，機械攪拌成糊狀，然后抽濾得到絮狀物質。⑷將步驟⑶得到的絮狀物質進行交聯(lián)反應，加入交聯(lián)劑EDC和NHS，EDC與NHS的質量比為3:1，且交聯(lián)劑總質量為膠原質量的1/5。將絮狀物質倒入直徑6mm，高8mm的圓柱形模具中成型，在-70°C低溫冰箱中冷凍24h，然后在凍干機中干燥得到初步交聯(lián)的多孔支架。(5)將步驟⑷得到的多孔支架浸泡在水和丁醇的混合溶液中，醇與水的摩爾比為
O.5，加入步驟⑷中相同比例的交聯(lián)劑EDC和NHS。在4°C下浸泡四天后，用去離子水洗滌5 次，將醇溶液都除去，最后冷凍干燥得到CS-BG/Col (CBC)復合多孔支架，生物玻璃的質量為支架總質量的75%。
權利要求
1.用于骨缺損修復的復合多孔支架的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將殼聚糖粉體加入到酸溶液中，攪拌待其充分溶解，得到殼聚糖溶液；所述酸溶液為乙酸、鹽酸或硝酸的水溶液；(2)將58S生物活性玻璃慢慢加入到殼聚糖溶液中，殼聚糖與58S生物活性玻璃的質量比為I: (6 10)，攪拌使58S生物活性玻璃均勻分散其中；⑶將步驟⑵得到的混合液慢慢加入到I型膠原溶液中，并保持溶液PH值在4. 7^4. 9， 攪拌成糊狀，然后抽濾得到絮狀物質；⑷在絮狀物質中加入交聯(lián)劑EDC和NHS，攪拌O. 5h后，成型，冷凍干燥后得到初步交聯(lián)的多孔支架；(5)將初步交聯(lián)的多孔支架浸泡在醇溶液中，加入交聯(lián)劑EDC和NHS進行二次交聯(lián)；在 4°C下浸泡四天后，洗滌，最后冷凍干燥得到用于骨缺損修復的復合多孔支架。
2.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述酸溶液的濃度為O.2mol/L。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述殼聚糖溶液的質量分數(shù)為3 5%。
4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述I型膠原溶液的濃度為 12mg/mL。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述EDC與NHS的質量比為 (f 3) : I ;所述交聯(lián)劑的總質量為I型膠原質量的1/5。
6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)和步驟(5)所述冷凍干燥是在_70°C的低溫冰箱里冷凍24h成冰狀，然后放入凍干機中48h。
7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述醇溶液為乙醇或丁醇的水溶液。
8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(5)所述醇溶液中醇與水的摩爾比為O. 34^0. 5。
9.根據(jù)權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述58S生物活性玻璃的質量為復合多孔支架總質量的65 75%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于骨缺損修復的復合支架的制備方法，步驟如下⑴ 得到殼聚糖溶液；⑵將58S生物活性玻璃慢慢加入到殼聚糖溶液中，⑶將步驟⑵得到的混合液慢慢加入到Ⅰ型膠原溶液中，然后抽濾得到絮狀物質；⑷在絮狀物質中加入交聯(lián)劑EDC和NHS，攪拌0.5h后，成型，冷凍干燥后得到初步交聯(lián)的多孔支架；⑸將初步交聯(lián)的多孔支架浸泡在醇溶液中，進行二次交聯(lián)；在4℃下浸泡四天后，洗滌，最后冷凍干燥得到用于骨缺損修復的復合多孔支架。本發(fā)明的多孔復合支架具有優(yōu)良的力學性能、生物相容性和可降解性，抗壓強度高，抗?jié)⑸⑿阅芎?，活性較好。本發(fā)明的制備工藝簡單易操作，成本低。
文檔編號A61L27/20GK102580148SQ201210061639
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權日2012年3月12日
發(fā)明者余鳳, 彭世丹, 李玉莉, 羅小剛, 胡慶, 陳曉峰 申請人:華南理工大學