一種醫用仿生骨料的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種醫用仿生骨料的制備方法，屬于仿生材料制備技術領域。本發明以牛蹄筋提取膠原粉，用富含羥基磷酸鈣的乳清粉預鈣化納米纖維素，將兩者混合后經原位合成法在混合物表面沉積羥基磷酸鈣后，真空凍干即得醫用仿生骨料。本發明的有益效果是：本發明制備步驟簡單，所得產品免疫排斥性小，使用后抗原無殘留、無炎癥反應，有效解決了有機相和無機相易分離，機械性能差的問題；充分利用膠原粉和納米纖維素制備醫用仿生骨料，使其具有較好的生物相容性，機械性能提高了25～30%。
【專利說明】
一種醫用仿生骨料的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種醫用仿生骨料的制備方法，屬于仿生材料制備技術領域。【背景技術】
[0002]人造結構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體。天然骨由同心圓排列的骨板與哈佛系統構成，外層為致密的皮質骨，內層為疏松多孔的松質骨。成熟骨的主要部分是由羥基磷灰石晶體的雙相復合材料。目前醫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用，但作為骨替代材料，都有其局限性。醫用金屬材料在生物體內容易發生腐蝕，許多金屬離子對人體有害，金屬肩會引起周圍生物組織發生變化，另外，金屬元素向各種器官轉移，引起組織變態反應等問題。生物醫用陶瓷材料的脆性決定了它的使用范圍，高分子材料的強度不高，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，殘留的抗原會導致不同程度的炎癥反應，而多元組份復合骨料經簡單機械混合后存在有機相和無機相易分離，機械性能差。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題:針對目前傳統單一型生物醫用骨料如:金屬材料、陶瓷材料、高分子材料等無法避免免疫排斥，殘留的抗原會導致不同程度的炎癥反應，而多元組份復合骨料經簡單機械混合后存在有機相和無機相易分離，機械性能差的弊端，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鈣化納米纖維素，將兩者混合后經原位合成法在混合物表面沉積羥基磷酸鈣后，真空凍干即得醫用仿生骨料的方法。本發明制備步驟簡單，所得產品免疫排斥性小，使用后抗原無殘留、無炎癥反應，原位沉積法和鈣化納米纖維素改性有效解決了有機相和無機相易分離，機械性能差的問題。
[0004]為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是:(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)浸漬結束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機以3000?4000r/min轉速離心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生，再經離心機分離得到下層沉淀，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3?5天，得預鈣化納米纖維素；(4)稱取60?80g備用的牛蹄膠原粉和30?40g上述預|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，并用質量濃度為15%氨水調節pH至8.0?8.5，繼續攪拌60?80min后放入恒溫箱礦化反應2?3天；(6)將上述礦化產物放入布氏漏斗，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中，于-50?_40°C、5?8Pa條件下凍干，即制得醫用仿生骨料。
[0005]本發明制得的醫用仿生骨料抗彎曲強度為110?115MPa，彎曲模量為7.01? 7 ? lOGPa，抗折強度達7 ? 9?10 ? 7MPa，氣孔率達40 ? 1?41 ? 25%。
[0006]本發明的應用方法:將本發明的醫用仿生骨料和自體骨分別用于狗腿骨的修復，6 ?8個月后，通過掃描電鏡觀察，植入該醫用仿生骨料中的骨細胞組織比植入自體骨的量多，與細胞組織相容性好，不僅能傳導骨組織生長，還能誘導周圍骨組織生長，與骨形成牢固的化學鍵合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松動滑移。
[0007]本發明與其他方法相比，有益技術效果是:(1)本發明制備步驟簡單，所得產品免疫排斥性小，使用后抗原無殘留、無炎癥反應，有效解決了有機相和無機相易分離，機械性能差的問題；(2)充分利用膠原粉和納米纖維素制備醫用仿生骨料，使其具有較好的生物相容性，彎曲強度提高了 25?30%。【具體實施方式】
[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;浸漬結束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機以3000?4000r/min轉速離心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生，再經離心機分離得到下層沉淀，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3?5天， 得預鈣化納米纖維素;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，并用質量濃度為15%氨水調節pH至 8.0?8.5，繼續攪拌60?80min后放入恒溫箱礦化反應2?3天;最后將上述礦化產物放入布氏漏斗，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中，于-50 ?-40°C、5?8Pa條件下凍干，即制得醫用仿生骨料。
[0009]實例 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;浸漬結束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機以3000r/min轉速離心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生，再經離心機分離得到下層沉淀，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3天，得預鈣化納米纖維素;稱取60g備用的牛蹄膠原粉和30g上述預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，并用質量濃度為15%氨水調節pH至 8.0，繼續攪拌60min后放入恒溫箱礦化反應2天;最后將上述礦化產物放入布氏漏斗，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中，于-50°C、5Pa條件下凍干，即制得醫用仿生骨料。
[0010]將本發明的醫用仿生骨料和自體骨分別用于狗腿骨的修復，6個月后，通過掃描電鏡觀察，長入該醫用仿生骨料中的骨細胞組織比植入自體骨的量多，與細胞組織相容性好， 不僅能傳導骨組織生長，還能誘導周圍骨組織生長，與骨形成牢固的化學鍵合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松動滑移。
[0011]實例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;浸漬結束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機以3500r/min轉速離心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生，再經離心機分離得到下層沉淀，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4天，得預鈣化納米纖維素;稱取70g備用的牛蹄膠原粉和35g上述預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，并用質量濃度為15%氨水調節pH至 8.3，繼續攪拌70min后放入恒溫箱礦化反應3天;最后將上述礦化產物放入布氏漏斗，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中，于-45°C、7Pa條件下凍干，即制得醫用仿生骨料。
[0012]將本發明的醫用仿生骨料和自體骨分別用于狗腿骨的修復，7個月后，通過掃描電鏡觀察，長入該醫用仿生骨料中的骨細胞組織比植入自體骨的量多，與細胞組織相容性好， 不僅能傳導骨組織生長，還能誘導周圍骨組織生長，與骨形成牢固的化學鍵合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松動滑移。
[0013]實例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;浸漬結束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機以4000r/min轉速離心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生，再經離心機分離得到下層沉淀，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5天，得預鈣化納米纖維素;稱取80g備用的牛蹄膠原粉和40g上述預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，并用質量濃度為15%氨水調節pH至 8.5，繼續攪拌80min后放入恒溫箱礦化反應3天;最后將上述礦化產物放入布氏漏斗，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中，于-40°C、8Pa條件下凍干，即制得醫用仿生骨料。
[0014]將本發明的醫用仿生骨料和自體骨分別用于狗腿骨的修復，8個月后，通過掃描電鏡觀察，長入該醫用仿生骨料中的骨細胞組織比植入自體骨的量多，與細胞組織相容性好， 不僅能傳導骨組織生長，還能誘導周圍骨組織生長，與骨形成牢固的化學鍵合，有效加速骨的愈合，防止植入骨料的松動滑移。
【主權項】
1.一種醫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)浸漬結束后過濾得濾液，將濾液放入臥式離心機以3000?4000r/min轉速離心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生，再經離心機分離得到下層沉淀，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3?5天，得預鈣化納米纖維素；(4)稱取60?80g備用的牛蹄膠原粉和30?40g上述預|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，并用質量濃度為15%氨水調節pH至8.0?8.5，繼續攪拌60?80min后放入恒溫箱 礦化反應2?3天；(6)將上述礦化產物放入布氏漏斗，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中，于-50?_40°C、5?8Pa條件下凍干，即制得醫用仿生骨料。
【文檔編號】A61L27/20GK105963786SQ201610484372
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】陳建峰, 盛海豐, 林茂平
【申請人】陳建峰