一種絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)復(fù)合的骨修復(fù)材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及生物材料【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種骨修復(fù)材料的制備方法。該骨修復(fù)材料由絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)兩部分組成。本發(fā)明通過鹽析法制備脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合的骨修復(fù)材料。該制備方法不但保留了脫鈣骨基質(zhì)的骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)能力，而且提高了骨修復(fù)材料的力學(xué)性能。本發(fā)明制備的骨修復(fù)材料具有良好的促進(jìn)骨再生的能力和出色的力學(xué)性能，并顯著提高骨修復(fù)材料的形狀保持力和植入能力。
【專利說明】一種絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)復(fù)合的骨修復(fù)材料
(-)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，特別是涉及一種具有良好的骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)作用，同時(shí)具有出色力學(xué)性能的絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)復(fù)合的骨修復(fù)材料。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，骨缺損和骨不連一直是骨科醫(yī)生面臨的一大難題，如何修復(fù)骨缺損和骨不連一直是骨科界的棘手問題。近年來，骨移植替代物成為研究熱點(diǎn)。目前常用的修復(fù)材料包括自體骨、異體骨和人工合成替代物三種。自體骨由于含有骨誘導(dǎo)因子，骨傳導(dǎo)基質(zhì)和骨生成細(xì)胞，可誘導(dǎo)多能干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，利于血管的長入以及骨再生，因此，自體骨是人的理想骨移植材料，但其具有如下的缺點(diǎn):1.來源有限，特別是不能滿足大段骨缺損手術(shù)的需要；2.患者需要承受供區(qū)并發(fā)癥帶來的額外痛苦；3.延長了手術(shù)時(shí)間，相應(yīng)的增加了出血量。異體骨移植具有良好的骨傳導(dǎo)性，經(jīng)過特定方法處理之后還可以保留其骨誘導(dǎo)性，但它容易引起免疫排斥反應(yīng)，而且取樣、處理、貯存的成本高，其應(yīng)用受到很大限制。人工合成替代物，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚颯、硫化硅橡膠等，都是非降解材料，雖然來源廣泛，但由于這些材料不可降解，導(dǎo)致缺損區(qū)不能通過骨重建來再生骨。另外，日常生活中對(duì)骨填充部位產(chǎn)生的應(yīng)力也是最終導(dǎo)致修復(fù)失敗的一個(gè)重要原因。所以，一個(gè)理想的骨修復(fù)材料除了應(yīng)具有骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)能力并在外科手術(shù)中易于操作，還應(yīng)具有一定的力學(xué)強(qiáng)度。
[0003]由同種異體骨經(jīng)過特殊處理制成的脫鈣骨基質(zhì)(DBM)，不但具有天然骨的組成成分，并且具有骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)作用。DBM被證實(shí)是有效的植骨材料，已經(jīng)日益應(yīng)用于植骨外科手術(shù)中。由于DBM良好的骨再生能力，其被廣泛應(yīng)用于矯形外科、牙科、神經(jīng)外科中，還被用于治療骨瘤、骨損傷和骨折。由于DBM的力學(xué)性能較差，不適合用于需要承受重力和其他應(yīng)力的部位，這使得DBM的使用范圍大大減少。另外，由于DBM具有比較低的水溶性，當(dāng)DBM單獨(dú)用于移植時(shí)不能較好地維持需要的形狀，包含在DBM內(nèi)的骨生長蛋白也可能在體內(nèi)被消化水解。另外，由于DBM不完全的形狀保持能力導(dǎo)致DBM的低植入能力，使得尋找一種具有良好生物相容性且具有較好力學(xué)性能的材料與DBM復(fù)合，成為解決問題的有效方法之.[0004]近年來，一種天然高分子材料一蠶絲，由于其優(yōu)良的力學(xué)性能，同時(shí)在生物相容性方面又優(yōu)于傳統(tǒng)的人工合成可降解高分子材料，成為組織工程領(lǐng)域令人關(guān)注的一類特殊的生物材料。絲素蛋白是從蠶絲中提取的天然高分子纖維蛋白，含量約占蠶絲的70%~80%，含有18種氨基酸，其中甘氨酸(gly)、丙氨酸(ala)和絲氨酸(ser)約占總組成的80%以上。很多研究已經(jīng)表明，絲素蛋白具有出色的力學(xué)性能和良好的生物相容性。
[0005]因此，本發(fā)明利用鹽析法將絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)進(jìn)行復(fù)合制備骨修復(fù)材料，一方面，保留了脫鈣骨基質(zhì)的骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)能力；另一方面，可以提高骨修復(fù)材料的力學(xué)性能和生物相容性，并顯著提高骨修復(fù)材料的形狀保持力和植入能力。(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是制備一種具有良好的骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)能力，同時(shí)具有良好力學(xué)性能的絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)復(fù)合的骨修復(fù)材料。
[0007]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]a)絲素蛋白的制備:
[0009]將家蠶絲置于0.1%的Na2CO3溶液中，于98~100° C處理30分鐘，重復(fù)三次，以脫去蠶絲纖維表面的絲膠蛋白，在室溫空氣中晾干。將蠶絲纖維放入CaCl2-CH3CH2OH-H2O(摩爾比為1:2:8)溶液中溶解，保持溫度在78±2°C并不斷攪拌，得到絲素蛋白溶液，隨后用透析管在蒸餾水中透析。最后，將絲素蛋白溶液在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥；
[0010]b)共混溶液的制備:
[0011]將冷凍干燥的絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)按一定比例置于燒杯中，加入六氟異丙醇，震蕩直到絲素蛋白全部溶解，得到共混溶液；
[0012]c)共混物的制備:[0013]用標(biāo)準(zhǔn)分子篩篩選200~300um的氯化鈉顆粒，加入到上述溶液中，攪拌均勻得到共混物；
[0014]d)轉(zhuǎn)入模具:
[0015]將上述共混物轉(zhuǎn)入模具中，并且注意壓實(shí)；
[0016]e)材料成型:
[0017]將模具在通風(fēng)櫥中放置，直至復(fù)合材料呈現(xiàn)固化趨勢(shì)為止。從模具中取出共混物，無水乙醇浸泡0.5小時(shí)。然后置于雙蒸水中，使氯化鈉溶于雙蒸水得到多孔脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合的骨修復(fù)材料。最后真空干燥箱中干燥。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0019](I)本發(fā)明所制備的絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)復(fù)合的骨修復(fù)材料不但具有良好的骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)能力，而且具有良好的力學(xué)性能。
[0020](2)本發(fā)明工藝簡單，耗量少，耗時(shí)短，易實(shí)現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)。
[0021](3)根據(jù)需要可調(diào)節(jié)材料的形狀和大小。
[0022](4)本發(fā)明所制備的絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)復(fù)合的骨修復(fù)材料具有較好的形狀保持力和植入能力。
[0023](5)本發(fā)明所制備的絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)復(fù)合的骨修復(fù)材料有望應(yīng)用于臨床，修復(fù)骨缺損和骨不連。
(四)【具體實(shí)施方式】
[0024]具體結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明做各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0025]實(shí)施例1
[0026]絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)復(fù)合的骨修復(fù)材料的制備方法如下:它是由下述重量配比組成的骨修復(fù)材料，脫鈣骨基質(zhì):絲素蛋白=1:5。且絲素蛋白溶液的濃度為17%(g/ml)。
[0027]a)絲素蛋白的制備:[0028]將家蠶絲置于0.1%的Na2CO3溶液中，于98~100° C處理30分鐘，重復(fù)三次，以脫去蠶絲纖維表面的絲膠蛋白，在室溫空氣中晾干。將蠶絲纖維放入CaCl2-CH3CH2OH-H2O(摩爾比為1:2:8)溶液中溶解，保持溫度在78±2°C并不斷攪拌，得到絲素蛋白溶液，隨后用透析管在蒸餾水中透析。最后，將絲素蛋白溶液進(jìn)行冷凍干燥；
[0029]b)共混溶液的制備:
[0030]將將冷凍干燥的絲素蛋白0.85g和脫鈣骨基質(zhì)0.17g置于燒杯中，加入六氟異丙醇5ml，震蕩直到絲素蛋白全部溶解，得到共混溶液；
[0031]c)共混物的制備:
[0032]用標(biāo)準(zhǔn)分子篩篩選200~300um的氯化鈉顆粒，加入到上述溶液中，攪拌均勻得到共混物；
[0033]d)轉(zhuǎn)入模具:
[0034]將上述共混物轉(zhuǎn)入模具中，并且注意壓實(shí)；
[0035]e)材料成型:
[0036]將模具在通風(fēng)櫥中放置，直至復(fù)合材料呈現(xiàn)固化趨勢(shì)為止。從模具中取出共混物，無水乙醇浸泡0.5小時(shí)。然后置于雙蒸水中，使氯化鈉溶于雙蒸水得到多孔脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合的骨修復(fù)材料。最后真空干燥箱中干燥。
[0037]實(shí)施例2
[0038]絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)復(fù)合的骨修復(fù)材料的制備方法如下:它是由下述重量配比組成的骨修復(fù)材料，脫鈣骨基質(zhì):絲素蛋白=2:5。且絲素蛋白溶液的濃度為17%(g/ml)。
[0039]a)絲素蛋白的制備:
[0040]將家蠶絲置于0.1%的Na2CO3溶液中，于98~100° C處理30分鐘，重復(fù)三次，以脫去蠶絲纖維表面的絲膠蛋白，在室溫空氣中晾干。將蠶絲纖維放入CaCl2-CH3CH2OH-H2O(摩爾比為1:2:8)溶液中溶解，保持溫度在78±2°C并不斷攪拌，得到絲素蛋白溶液，隨后用透析管在蒸餾水中透析。最后，將絲素蛋白溶液在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥；
[0041]b)共混溶液的制備:
[0042]將將冷凍干燥的絲素蛋白0.85g和脫鈣骨基質(zhì)0.34g置于燒杯中，加入六氟異丙醇5ml，震蕩直到絲素蛋白全部溶解，得到共混溶液；
[0043]c)共混物的制備:
[0044]用標(biāo)準(zhǔn)分子篩篩選200~300um的氯化鈉顆粒，加入到上述溶液中，攪拌均勻得到共混物；
[0045]d)轉(zhuǎn)入模具:
[0046]將上述共混物轉(zhuǎn)入模具中，并且注意壓實(shí)；
[0047]e)材料成型:
[0048]將模具在通風(fēng)櫥中放置，直至復(fù)合材料呈現(xiàn)固化趨勢(shì)為止。從模具中取出共混物，無水乙醇浸泡0.5小時(shí)。然后置于雙蒸水中，使氯化鈉溶于雙蒸水得到多孔脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合的骨修復(fù)材料。最后真空干燥箱中干燥。
[0049]實(shí)施例3
[0050]絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)復(fù)合的骨修復(fù)材料的制備方法如下:它是由下述重量配比組成的骨修復(fù)材料，脫鈣骨基質(zhì):絲素蛋白=4:5。且絲素蛋白溶液的濃度為17%(g/ml)。[0051]a)絲素蛋白的制備:
[0052]將家蠶絲置于0.1%的Na2CO3溶液中，于98~100° C處理30分鐘，重復(fù)三次，以脫去蠶絲纖維表面的絲膠蛋白，在室溫空氣中晾干。將蠶絲纖維放入CaCl2-CH3CH2OH-H2O(摩爾比為1:2:8)溶液中溶解，保持溫度在78±2°C并不斷攪拌，得到絲素蛋白溶液，隨后用透析管在蒸餾水中透析。最后，將絲素蛋白溶液在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥；
[0053]b)共混溶液的制備:
[0054]將將冷凍干燥的絲素蛋白0.85g和脫鈣骨基質(zhì)0.68g置于燒杯中，加入六氟異丙醇5ml，震蕩直到絲素蛋白全部溶解，得到共混溶液；
[0055]c)共混物的制備:
[0056]用標(biāo)準(zhǔn)分子篩篩選200~300um的氯化鈉顆粒，加入到上述溶液中，攪拌均勻得到共混物；[0057]d)轉(zhuǎn)入模具:
[0058]將上述共混物轉(zhuǎn)入模具中，并且注意壓實(shí)；
[0059]e)材料成型:
[0060]將模具在通風(fēng)櫥中放置，直至復(fù)合材料呈現(xiàn)固化趨勢(shì)為止。從模具中取出共混物，無水乙醇浸泡0.5小時(shí)。然后置于雙蒸水中，使氯化鈉溶于雙蒸水得到多孔脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合的骨修復(fù)材料。最后真空干燥箱中干燥。
【權(quán)利要求】
1.脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合骨修復(fù)材料的制備方法，其特征在于該方法按如下步驟進(jìn)行:a)絲素蛋白的制備: 將家蠶絲置于0.1%的Na2CO3溶液中，于98~100° C處理30分鐘，重復(fù)三次，以脫去蠶絲纖維表面的絲膠蛋白，在室溫空氣中晾干。將蠶絲纖維放入CaCl2-CH3CH2OH-H2O (摩爾比為1:2:8)溶液中溶解，保持溫度在78±2°C并不斷攪拌，得到絲素蛋白溶液，隨后用透析管在蒸餾水中透析。最后，將絲素蛋白溶液在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥； b)共混溶液的制備: 將冷凍干燥的絲素蛋白和脫鈣骨基質(zhì)按一定比例置于燒杯中，加入六氟異丙醇，震蕩直到絲素蛋白全部溶解，得到共混溶液； c)共混物的制備: 用標(biāo)準(zhǔn)分子篩篩選200~300um的氯化鈉顆粒，加入到上述溶液中，攪拌均勻得到共混物。 d)轉(zhuǎn)入模具: 將上述共混物轉(zhuǎn)入 模具中，并且注意壓實(shí)。 e)材料成型: 將模具在通風(fēng)櫥中放置，直至復(fù)合材料呈現(xiàn)固化趨勢(shì)為止。從模具中取出共混物，無水乙醇浸泡0.5小時(shí)。然后置于雙蒸水中，使氯化鈉溶于雙蒸水得到多孔脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合的骨修復(fù)材料。最后真空干燥箱中干燥。
2.如權(quán)利要求1所述的脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合的骨修復(fù)材料，其特征在于:脫鈣骨基質(zhì):絲素蛋白=1:10~4:5。
3.如權(quán)利要求1所述的脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合的骨修復(fù)材料，其特征在于:該骨修復(fù)材料的形狀可根據(jù)需要選擇相應(yīng)的模具。
4.如權(quán)利要求1所述的脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合的骨修復(fù)材料，其特征在于:絲素蛋白溶液的濃度范圍為8%~30%。
5.如權(quán)利要求1所述的脫鈣骨基質(zhì)和絲素蛋白復(fù)合的骨修復(fù)材料，其特征在于:有望用于臨床，修復(fù)骨缺損和骨不連。
【文檔編號(hào)】A61L27/36GK103920187SQ201310130923
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月16日
【發(fā)明者】劉海峰, 樊瑜波, 丁希麗 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)