專(zhuān)利名稱(chēng)：骨組織填充材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程材料，特別涉及骨組織填充材料。
背景技術(shù)：
骨缺損的修復(fù)、脊柱融合及骨組織工程中的細(xì)胞支架都要用到骨組織填充材料，傳統(tǒng)使用的骨組織填充材料存在生物相容性不好、價(jià)格較貴、力學(xué)強(qiáng)度不夠、不能有效促進(jìn)骨生長(zhǎng)等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種骨組織填充材料，使其具有價(jià)格低廉，生物相容性好，微孔均勻而互相交通，具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，能有效促進(jìn)骨生長(zhǎng)等特點(diǎn)。同時(shí)本發(fā)明還提供該骨組織填充材料的植被方法。
本發(fā)明提供的骨組織填充材料，由牛松質(zhì)骨經(jīng)無(wú)機(jī)化處理后于焦磷酸鈉溶液中浸泡，再經(jīng)干燥后高溫煅燒制成，此為煅燒牛松質(zhì)骨骨組織填充材料。將此煅燒牛松質(zhì)骨骨組織填充材料于氯化鋅懸濁液中浸泡、干燥后進(jìn)行復(fù)合鋅高溫煅燒即得到本發(fā)明含鋅煅燒牛松質(zhì)骨多孔骨組織填充材料。
其無(wú)機(jī)化處理包括煮沸、氫氧化鈉、雙氧水浸泡后沖洗、干燥和無(wú)機(jī)化高溫煅燒。
本發(fā)明骨組織填充材料的制備方法依次包括以下步驟(1)取牛松質(zhì)骨對(duì)其進(jìn)行無(wú)機(jī)化處理；(2)將經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)化處理的牛松質(zhì)骨于焦磷酸鈉溶液中浸泡后干燥；(3)將經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)化處理、焦磷酸鈉溶液浸泡、干燥后的牛松質(zhì)骨進(jìn)行高溫煅燒；(4)將高溫煅燒后的牛松質(zhì)骨于氯化鋅懸濁液中浸泡后干燥；(5)將經(jīng)過(guò)氯化鋅懸濁液浸泡、干燥后的牛松質(zhì)骨進(jìn)行復(fù)合鋅高溫煅燒即得到發(fā)明骨組織填充材料。
無(wú)機(jī)化處理包括煮沸、氫氧化鈉、雙氧水浸泡后沖洗、干燥和無(wú)機(jī)化高溫煅燒。
煮沸是將將牛松質(zhì)骨放入水中煮沸10-13小時(shí)；于氫氧化鈉、雙氧水中浸泡是將煮沸過(guò)的牛松質(zhì)骨放入1％氫氧化鈉、1％雙氧水中浸泡1小時(shí)；沖洗是用大量水洗去化合物，至PH＝7；干燥是用濾紙吸去多余水分，將骨條置干燥箱70℃干燥72小時(shí)；無(wú)機(jī)化高溫煅燒是將經(jīng)煮沸、經(jīng)氫氧化鈉、雙氧水浸泡、沖洗和干燥后的牛松質(zhì)骨放入硅-碳棒電爐中煅燒，緩慢升溫，每分鐘升高10℃，直至800℃，維持6小時(shí)。
于焦磷酸鈉溶液中浸泡是將經(jīng)無(wú)機(jī)化處理后的牛松質(zhì)骨浸入0.09M焦磷酸鈉溶液中，70℃水浴72小時(shí)；于焦磷酸鈉溶液浸泡后的干燥是用濾紙吸去牛松質(zhì)骨上多余水分，置干燥箱70℃干燥72小時(shí)；經(jīng)焦磷酸鈉溶液浸泡、干燥后的高溫煅燒是將經(jīng)無(wú)機(jī)化處理和經(jīng)焦磷酸鈉溶液浸泡、干燥后的牛松質(zhì)骨放入硅-碳棒電爐中煅燒，緩慢升溫，每分鐘升高2.5℃直至1200℃，維持1小時(shí)，斷電后緩慢降至室溫。
氯化鋅懸濁液浸泡是浸入0.26M的氯化鋅懸濁液液中，70℃水浴半小時(shí)，水浴時(shí)不斷攪拌；經(jīng)氯化鋅懸濁液浸泡后的干燥是用濾紙吸去多余水分，置干燥箱70℃干燥2小時(shí)；復(fù)合鋅高溫煅燒是放入硅-碳棒電爐中煅燒，緩慢升溫，每分鐘升高10℃直至1200℃，維持2小時(shí)，斷電后緩慢降至室溫。
牛松質(zhì)骨具有天然的互相交通的微孔，結(jié)構(gòu)及礦物成分均與人骨相似，材料價(jià)廉易得，具有作為細(xì)胞支架材料的可能。但是牛骨為異種骨，所含的有機(jī)成分具有強(qiáng)烈的抗原性。為克服該缺點(diǎn)，本發(fā)明采用高溫煅燒的方法，去除有機(jī)成分，保留礦物成分，該礦物成分主要為羥基磷灰石(HAP)。
雖然羥基磷灰石具有良好的生物相容性，但較之β-磷酸三鈣(β-TCP)，β-TCP則相對(duì)容易降解，同時(shí)也具有良好的生物相容性。為將HAP轉(zhuǎn)變?yōu)棣?TCP，本發(fā)明將材料浸入焦磷酸鈉(NP)溶液中后，再高溫煅燒。高溫下，HAP和NP反應(yīng)，生成β-TCP。制得β-TCP型煅燒牛松質(zhì)骨。
組織工程中細(xì)胞支架一般無(wú)刺激成骨的能力，要額外加入細(xì)胞因子，而細(xì)胞因子價(jià)格昂貴。鋅離子具有刺激成骨細(xì)胞增殖的能力，將鋅離子與β-TCP型煅燒牛松質(zhì)骨復(fù)合后，材料可緩慢而長(zhǎng)久的釋放出鋅離子，促進(jìn)新骨的生長(zhǎng)。鋅離子的最佳含量為0.316～1.2wt％。本發(fā)明將材料浸入氯化鋅懸濁液后，再高溫煅燒，高溫下，氯化鋅與β-TCP型煅燒牛松質(zhì)骨形成相對(duì)穩(wěn)定的復(fù)合結(jié)構(gòu)[Ca3-xZnx(PO4)2]。
本發(fā)明各步驟歸納如下


本發(fā)明的含鋅煅燒牛松質(zhì)骨多孔材料價(jià)格低廉，生物相容性好，微孔均勻而互相交通(開(kāi)口微孔)，具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，具有刺激成骨的能力，適用于非承重區(qū)骨缺損的填充、脊柱融合及作為骨組織工程中的細(xì)胞支架等。
本發(fā)明材料應(yīng)用的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)資料一、材料與方法1.煅燒骨的制備 以上述本發(fā)明方法分別制成含鋅(0.4％wt)和不含鋅的長(zhǎng)10mm、直徑為4mm煅燒骨圓柱體。消毒后備用。
2.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與方法選用健康新西蘭大白兔20只，雌雄不限，每只體重1.8-2.2kg，月齡4-6個(gè)月，25mg/kg氯胺酮麻醉，無(wú)菌條件下造成橈骨中段10mm長(zhǎng)缺損，左側(cè)植入含鋅煅燒骨，右側(cè)植入不含鋅煅燒骨，作自身對(duì)照研究。
二、觀察指標(biāo)1.一般情況術(shù)后動(dòng)物的一般情況及傷口愈合情況。
2.放射學(xué)檢查分別于術(shù)后4、8、12、20周于同等條件下前肢拍片，觀察成骨情況。評(píng)價(jià)參考Chyun評(píng)分方法(Chyun YY，Dacid JS，Renaud L.The heal ing of combiningfreeze-dried and demineralized allogeneic bone in rabbits.Clin Orthop，1994，298286-295.)。
3.組織學(xué)觀察術(shù)后12周處死受體兔，標(biāo)本為植入材料連同兩端各0.5cm受體骨，10％福爾馬林固定48h后，5％硝酸脫鈣8小時(shí)，縱形切開(kāi)，作組織學(xué)切片，每個(gè)標(biāo)本切3張，HE染色。
評(píng)價(jià)參考Kingsbury組織學(xué)評(píng)分法(Kingsbury GH，Samuel WC，Chares HH，et al.Acomparative study of the heal ing process following different type of bonetransplantation.J Bone Joint Surg，1963，45-A1593-1612.)。
4.血清鋅離子濃度測(cè)定分別于術(shù)前、術(shù)后2、4、8、12周抽血1ml，分離血清測(cè)鋅離子濃度。
三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.術(shù)后動(dòng)物活動(dòng)、進(jìn)食正常，傷口I級(jí)愈合，無(wú)紅腫、滲液等。
2.射學(xué)檢查從X線(xiàn)片觀察，4周時(shí)，左側(cè)骨痂豐富，骨間隙較模糊，右側(cè)骨痂較左側(cè)為少，間隙多較明顯。8周時(shí)左側(cè)斷端多已結(jié)合，骨痂開(kāi)始塑型，但材料無(wú)明顯吸收，右側(cè)骨痂較前增多，間隙模糊。12周時(shí)左側(cè)與骨結(jié)合區(qū)的材料有少量吸收，右側(cè)材料無(wú)明顯吸收。X線(xiàn)評(píng)分顯示第4、8、12、20周時(shí)，左側(cè)評(píng)分均明顯高于右側(cè)(P＜0.05)。
3.組織學(xué)檢查大體觀，第12周時(shí)，左側(cè)材料基本完全被包裹，新骨髓腔再通，右側(cè)材料尚未完全包裹。切片見(jiàn)雙側(cè)材料與骨端均緊密結(jié)合，但左側(cè)成骨量明顯多于右側(cè)，且左側(cè)與骨端結(jié)合處的材料有吸收現(xiàn)象，而右側(cè)未見(jiàn)明顯吸收。組織學(xué)評(píng)分示左側(cè)評(píng)分明顯高于右側(cè)(P＜0.05)。
4.血清鋅離子濃度測(cè)定顯示各組間無(wú)明顯差異(P＞0.05)。
四、結(jié)論結(jié)果表明含有一定比例鋅的煅燒牛松質(zhì)骨植入后可以刺激新骨的形成，成骨量明顯高于不含鋅材料，證明該材料有助于骨缺損的修復(fù)。植入后血清鋅離子濃度無(wú)明顯升高，說(shuō)明該材料釋放的鋅離子只在局部發(fā)揮作用，對(duì)機(jī)體無(wú)不良反應(yīng)。是一種理想的骨缺損修復(fù)材料。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例取小牛骨松質(zhì)骨部分，鋸成0.7*0.7*1.5cm3骨條，將500g骨條放入2000ml水中，煮沸13小時(shí)；將骨條放入1％氫氧化鈉、1％雙氧水2000ml中浸泡1小時(shí)；用大量水洗去化合物，至PH＝7，用濾紙吸去多余水分，將骨條置干燥箱70℃干燥72小時(shí)；將骨條放入硅-碳棒電爐中煅燒，緩慢升溫，每分鐘升高10℃直至800℃，維持6小時(shí)；將骨條浸入1000ml、0.09M焦磷酸鈉溶液中，70℃水浴72小時(shí)，用濾紙吸去多余水分，置干燥箱70℃干燥72小時(shí)；將骨條放入硅-碳棒電爐中煅燒，緩慢升溫，每分鐘升高2.5℃直至1200℃，維持1小時(shí)；斷電后緩慢降至室溫，將骨條浸入1000ml、0.26M的氯化鋅懸濁液中，70℃水浴半小時(shí)，水浴時(shí)不斷攪拌，用濾紙吸去多余水分，置干燥箱70℃干燥2小時(shí)。將骨條放入硅-碳棒電爐中煅燒，緩慢升溫，每分鐘升高10℃直至1200℃，維持2小時(shí)，斷電后緩慢降至室溫，即得到發(fā)明骨組織填充材料，即含鋅煅燒牛松質(zhì)骨多孔材料，含鋅量為0.4wt％。其將材料高壓蒸汽滅菌，聚乙烯薄膜密封保存等用。
權(quán)利要求
1.一種骨組織填充材料，其特征在于，該骨組織填充材料由牛松質(zhì)骨經(jīng)無(wú)機(jī)化處理后于焦磷酸鈉溶液中浸泡，再經(jīng)干燥后高溫煅燒制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨組織填充材料，其特征在于所說(shuō)的無(wú)機(jī)化處理包括煮沸、氫氧化鈉、雙氧水浸泡后沖洗、干燥和無(wú)機(jī)化高溫煅燒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的骨組織填充材料，其特征在于所說(shuō)的煮沸是將牛松質(zhì)骨放入水中煮沸10-13小時(shí)；所說(shuō)的于氫氧化鈉、雙氧水中浸泡是將煮沸過(guò)的牛松質(zhì)骨放入1％氫氧化鈉、1％雙氧水中浸泡1小時(shí)；所說(shuō)的沖洗是用大量水洗去化合物，至PH＝7；所說(shuō)的干燥是用濾紙吸去多余水分，將骨條置干燥箱70℃干燥72小時(shí)；所說(shuō)的無(wú)機(jī)化高溫煅燒是將經(jīng)煮沸、經(jīng)氫氧化鈉、雙氧水浸泡、沖洗和干燥后的牛松質(zhì)骨放入硅-碳棒電爐中煅燒，緩慢升溫，每分鐘升高10℃，直至800℃，維持6小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的骨組織填充材料，其特征在于所說(shuō)的于焦磷酸鈉溶液中浸泡是將經(jīng)無(wú)機(jī)化處理后的牛松質(zhì)骨浸入0.09M焦磷酸鈉溶液中，70℃水浴72小時(shí)；所說(shuō)的于焦磷酸鈉溶液浸泡后的干燥是用濾紙吸去牛松質(zhì)骨上多余水分，置干燥箱70℃干燥72小時(shí)；
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的骨組織填充材料，其特征在于所說(shuō)的經(jīng)焦磷酸鈉溶液浸泡、干燥后的高溫煅燒是將經(jīng)無(wú)機(jī)化處理和經(jīng)焦磷酸鈉溶液浸泡后的牛松質(zhì)骨放入硅-碳棒電爐中煅燒，緩慢升溫，每分鐘升高2.5℃直至1200℃，維持1小時(shí)，斷電后緩慢降至室溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的骨組織填充材料，其特征在于所說(shuō)的經(jīng)焦磷酸鈉溶液浸泡、干燥后的高溫煅燒是將經(jīng)無(wú)機(jī)化處理和經(jīng)焦磷酸鈉溶液浸泡后的牛松質(zhì)骨放入硅-碳棒電爐中煅燒，緩慢升溫，每分鐘升高2.5℃直至1200℃，維持1小時(shí)，斷電后緩慢降至室溫。
7.一種骨組織填充材料，其特征在于它由權(quán)利要求1所述的骨組織填充材料經(jīng)氯化鋅懸濁液浸泡和干燥后再經(jīng)復(fù)合鋅高溫煅燒制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的骨組織填充材料，其特征在于所說(shuō)的經(jīng)氯化鋅懸濁液浸泡是浸入0.26M的氯化鋅懸濁液液中，70℃水浴半小時(shí)，水浴時(shí)不斷攪拌；所說(shuō)的干燥是用濾紙吸去多余水分，置干燥箱70℃干燥2小時(shí)；所說(shuō)的復(fù)合鋅高溫煅燒是放入硅-碳棒電爐中煅燒，緩慢升溫，每分鐘升高10℃直至1200℃，維持2小時(shí)，斷電后緩慢降至室溫。
9.一種骨組織填充材料的制備方法，其特征在于依次包括以下步驟(1)取牛松質(zhì)骨對(duì)其進(jìn)行無(wú)機(jī)化處理；(2)將經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)化處理的牛松質(zhì)骨于焦磷酸鈉溶液中浸泡后干燥；(3)將經(jīng)過(guò)無(wú)機(jī)化處理、焦磷酸鈉溶液浸泡、干燥后的牛松質(zhì)骨進(jìn)行高溫煅燒；(4)將高溫煅燒后的牛松質(zhì)骨于氯化鋅懸濁液中浸泡后干燥；(5)將經(jīng)過(guò)氯化鋅懸濁液浸泡后干燥的牛松質(zhì)骨進(jìn)行高溫煅燒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的骨組織填充材料的制備方法，其特征在于所說(shuō)的無(wú)機(jī)化處理包括煮沸、氫氧化鈉、雙氧水浸泡后沖洗、干燥和無(wú)機(jī)化高溫煅燒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種骨組織填充材料，由牛松質(zhì)骨經(jīng)無(wú)機(jī)化處理后于焦磷酸鈉溶液中浸泡，再經(jīng)干燥后高溫煅燒制煅燒牛松質(zhì)骨骨組織填充材料，將此煅燒牛松質(zhì)骨骨組織填充材料于氯化鋅懸濁液中浸泡、干燥后進(jìn)行復(fù)合鋅高溫煅燒即得到本發(fā)明含鋅煅燒牛松質(zhì)骨多孔骨組織填充材料，具有價(jià)格低廉，生物相容性好，微孔均勻而互相交通，具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，能有效促進(jìn)骨生長(zhǎng)等特點(diǎn)，適用于骨缺損的填充、脊柱融合及作為骨組織工程中的細(xì)胞支架等。
文檔編號(hào)A61L31/14GK1511595SQ0215419
公開(kāi)日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者鄭啟新, 劉蘇南, 郭曉東, 劉勇 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院