專利名稱：復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，盡管有多種可供臨床應(yīng)用的骨植入材料，但均不可避免存在一定的缺點(diǎn)，不能完全滿足理想骨植入材料及骨組織工程支架材料的所有條件，因此，制備復(fù)合型骨植入材料一直是骨科及骨組織工程領(lǐng)域研究最為活躍的科研課題之一。聚乳酸材料是組織工程中常用的支架材料，已被美國FDA批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床，具有易于根據(jù)臨床需要聚合成形、可生物降解、較好的力學(xué)性能等特點(diǎn)，但細(xì)胞親和性差、缺乏骨誘導(dǎo)活性。骨基質(zhì)明膠(BMG)是在脫鈣骨基質(zhì)(DBM)的基礎(chǔ)上通過一系列的物理、化學(xué)處理而得到的混合物，是骨形態(tài)發(fā)生蛋白的粗提品，含有骨形態(tài)發(fā)生蛋白等骨生長因子，具有較強(qiáng)的骨誘導(dǎo)活性，但缺乏足夠的力學(xué)強(qiáng)度且難以成形。因此將二者復(fù)合，取長補(bǔ)短，制備出多孔復(fù)合型骨誘導(dǎo)植骨材料具有較大的應(yīng)用價(jià)值，經(jīng)檢索，目前尚無此類復(fù)合材料發(fā)明。聚乳酸類復(fù)合材料的制備成形方法很多，有鹽析法、冷凍干燥法、熱熔法、乳液共混法等，這些傳統(tǒng)的制備方法在制備過程中大多需要引入有機(jī)化學(xué)試劑，并且有的需要在高溫條件下進(jìn)行，有的不能制備非水溶性材料而不利于生長因子的摻入；在復(fù)合材料的制備中，這些有機(jī)化學(xué)試劑、高溫等因素常導(dǎo)致生物活性材料中活性蛋白的失活，直接影響到所制備生物活性骨復(fù)合材料的骨誘導(dǎo)活性，因而不適于生物活性骨復(fù)合材料的制備。超臨界二氧化碳技術(shù)是聚合物成形的一種新方法，它不僅在多種聚合物中具有很好的滲透或溶入作用，而且具有無毒、無殘留物質(zhì)、傳質(zhì)快和粘度低等優(yōu)點(diǎn)；在處理過程中，避免了有機(jī)溶劑的使用，反應(yīng)條件溫和(臨界點(diǎn)為31. ΓΟ，非常有利于生物活性因子和物質(zhì)的復(fù)合與摻入，而且能利用對聚合物的溶脹和對小分子的萃取作用，去除聚合物中的雜質(zhì)和低聚物，提高材料的生物相容性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的制備方法，該方法制備的復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料可根據(jù)臨床需要進(jìn)行塑型，具有與人類天然骨相類似的三維多孔結(jié)構(gòu)及骨誘導(dǎo)活性。本發(fā)明復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的制備方法，包括以下步驟1)將同種或異種骨組織在-176 -18°C冷凍2 5個(gè)月，取出去除骨組織表面的軟組織，清洗干凈，粉碎成粒徑為50 200 μ m的骨粉；2)將骨粉依次在溫度為0 40°C，體積比為1 0. 5 2的氯仿/甲醚溶液中浸泡12 72小時(shí)；溫度為0 40°C，濃度為0. 1 lmol\L的鹽酸溶液中浸泡12 72小時(shí)；溫度為0 40°C，濃度為1 5mol\L的氯化鈣溶液中浸泡12 72小時(shí)；溫度為0 40°C，濃度為0. 1 lmol\L的乙二胺四乙酸溶液中浸泡1 12小時(shí)；溫度為0 40°C，濃度為5 15mol\L的氯化鋰溶液中浸泡12 72小時(shí)，再用水清洗浸泡過的骨粉至pH值為 5 8，然后將清洗后的骨粉冷凍干燥至含水量為3 10%，制成骨基質(zhì)明膠；3)將骨基質(zhì)明膠和聚乳酸按照體積比為1 5 9 5的比例混合均勻，再加入0. 1 0.7倍的造孔劑混合均勻，裝入模具內(nèi)，將模具放入超臨界二氧化碳反應(yīng)釜中，密封，然后將二氧化碳?jí)哼M(jìn)反應(yīng)釜，反應(yīng)釜內(nèi)壓力為15 30MPa，使反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至30 37°C，保持20 60分鐘，然后以1 lOMPa/min的速率放氣，打開反應(yīng)釜，取出，制得復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料；4)將復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料在10 40°C的水中浸泡12 96小時(shí)；取出冷凍干燥至含水量為3 10%，然后按常規(guī)方法封裝、鈷-60 γ射線輻照滅菌制成。其中優(yōu)選的聚乳酸分子量為5 50萬；優(yōu)選的造孔劑為粒徑為100 200 μ m的氯化鈉；優(yōu)選的鈷-60 γ射線輻照滅菌的劑量為15 20kGy。其中步驟( 和步驟中冷凍干燥后含水量的測定方法為將水分測定儀設(shè)定在90°C，加一個(gè)天平秤盤，加熱至自動(dòng)停止，冷卻至室溫，迅速打開1袋待測產(chǎn)品，用鑷子輔助將骨小塊均勻鋪灑在秤盤上，蓋水分測定儀罩，待水分測定儀數(shù)據(jù)穩(wěn)定后讀取初始質(zhì)量值W0，設(shè)定溫度90°C，時(shí)間10-15分鐘，并開啟加熱，單位樣品的測定在小于設(shè)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)停止為有效，此時(shí)讀取的R。值即為含水量。為進(jìn)一步表明本發(fā)明制備的復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的性能， 本發(fā)明做了如下測試一對本發(fā)明復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料進(jìn)行照相和掃描電鏡觀察，結(jié)果顯示骨基質(zhì)明膠與聚乳酸混合均勻，結(jié)合致密，材料孔隙分布均勻，孔隙大小大約在200 400 μ m之間，孔洞連通性好，且在孔隙內(nèi)壁小梁上仍可見大量孔徑為10 μ m左右的小孔隙，類似人體松質(zhì)骨樣結(jié)構(gòu)，這非常有利于細(xì)胞營養(yǎng)成分的儲(chǔ)留及細(xì)胞的貼附與生長。二為表明本發(fā)明復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的孔隙大小，利用比重法原理測定了本發(fā)明的孔隙率，具體如下比重法原理孔隙率是一材料中孔隙的總體積與整個(gè)材料的體積之間的比率；利用無水乙醇進(jìn)入材料孔隙的體積占材料總體積的比率來表征材料的孔隙率。因此所測得的孔隙率為連通的孔洞與材料總體積的比率。該法基本能反應(yīng)出材料孔隙情況，是表征材料孔隙率常用方法。采用比重法測定材料孔隙率，每組5個(gè)樣本，恒溫條件下，向比重瓶內(nèi)裝入質(zhì)量為 Hltl的無水乙醇，將質(zhì)量為％的被測樣品浸入乙醇中，使樣品內(nèi)孔隙充分浸滿乙醇，然后再加滿乙醇，稱重為Hi1,將浸滿乙醇的樣品取出，剩余的乙醇和比重瓶的質(zhì)量為m2，P為測定溫度條件下的乙醇密度。材料本身體積Vs Vs = (IIi0-Iii1+ms) / P材料孔隙體積Vp =VP = 0 -! - ) / P孔隙率 ε ε = (ml-m2_ms) / (m0_m2)根據(jù)上述公式計(jì)算孔隙率，繪制出了不同比例復(fù)合材料孔隙率直方圖，直方圖顯示本方法所制備的復(fù)合型骨基質(zhì)明膠/聚乳酸多孔生物活性材料孔隙率均大于60%，且隨著骨基質(zhì)明膠含量的增加而增大。三為表明本發(fā)明復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的生物力學(xué)性能， 測定了不同骨基質(zhì)明膠百分含量的復(fù)合型骨基質(zhì)明膠/聚乳酸多孔生物活性材料的抗壓強(qiáng)度和彈性模量，具體如下將制備的復(fù)合材料修剪成直徑為10mm，高度為5mm的規(guī)則圓柱體，每組5塊，用 RGT-20A微機(jī)控制萬能試驗(yàn)機(jī)測定其抗壓縮強(qiáng)度，加載速率為lmm/s，并計(jì)算彈性模量。具體結(jié)果見表1。表1不同骨基質(zhì)明膠百分含量復(fù)合型骨基質(zhì)明膠/聚乳酸多孔生物活性材料的抗壓強(qiáng)度和彈性模量
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的制備方法，其特征是包括以下步驟1)將同種或異種骨組織在-176 -18°c冷凍2 5個(gè)月，取出去除骨組織表面的軟組織，清洗干凈，粉碎成粒徑為50 200 μ m的骨粉；2)將骨粉依次在溫度為0 40°C，體積比為1 0.5 2的氯仿/甲醚溶液中浸泡 12 72小時(shí)；溫度為0 40°C，濃度為0. 1 lmol\L的鹽酸溶液中浸泡12 72小時(shí)；溫度為0 40°C，濃度為1 5mol\L的氯化鈣溶液中浸泡12 72小時(shí)；溫度為0 40°C， 濃度為0. 1 lmol\L的乙二胺四乙酸溶液中浸泡1 12小時(shí)；溫度為0 40°C，濃度為 5 15mol\L的氯化鋰溶液中浸泡12 72小時(shí)，再用水清洗浸泡過的骨粉至pH值為5 8，然后將清洗后的骨粉冷凍干燥至含水量為3 10%，制成骨基質(zhì)明膠；3)將骨基質(zhì)明膠和聚乳酸按照體積比為1 5 9 5的比例混合均勻，再加入0. 1 0. 7倍的造孔劑混合均勻，裝入模具內(nèi)，將模具放入超臨界二氧化碳反應(yīng)釜中，密封，然后將二氧化碳?jí)哼M(jìn)反應(yīng)釜，反應(yīng)釜內(nèi)壓力為15 30MPa，使反應(yīng)釜內(nèi)溫度升至30 37°C，保持 20 60分鐘，然后以1 lOMPa/min的速率放氣，打開反應(yīng)釜，取出，制得復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料；4)將復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料在10 40°C的水中浸泡12 96小時(shí)；取出冷凍干燥至含水量為3 10%，然后按常規(guī)方法封裝、鈷-60 γ射線輻照滅菌制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的制備方法，其特征是所述聚乳酸的分子量為5 50萬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的制備方法，其特征是所述造孔劑為粒徑為100 200 μ m的氯化鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的制備方法，其特征是所述鈷-60 γ射線輻照滅菌的劑量為15 20kGy。
全文摘要
本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的制備方法。本發(fā)明主要公開一種復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料的制備方法，該方法制備的復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料可根據(jù)臨床需要進(jìn)行塑型，具有與人類天然骨相類似的三維多孔結(jié)構(gòu)及骨誘導(dǎo)活性。具體方法包括以下步驟1)將骨組織粉碎成骨粉；2)將骨粉依次在氯仿/甲醚溶液、鹽酸溶液、氯化鈣溶液乙二胺四乙酸溶液、氯化鋰溶液中浸泡制成骨基質(zhì)明膠；3)將骨基質(zhì)明膠、聚乳酸、造孔劑混合均勻裝入模具內(nèi)，在二氧化碳反應(yīng)釜中反應(yīng)制得復(fù)合型骨基質(zhì)明膠聚乳酸多孔生物活性材料；4)經(jīng)浸泡、冷凍干燥封裝、輻照滅菌制成。
文檔編號(hào)A61L27/18GK102350009SQ20111032160
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者劉曉明, 周沫, 張乃麗, 張育敏, 李寶興, 李寶明, 李靖, 殷少芳, 趙亞平, 陳學(xué)英 申請人:山西奧瑞生物材料有限公司