專利名稱：用于骨修復的納米晶磷酸鈣膠原基復合材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種用于骨修復的納米晶磷酸鈣膠原基復合材料的制備方法，屬生物工程技術領域。
骨修復材料的研制開發一直是生物醫學工程領域大批科學工作者努力的方向。現在手術中實際使用的骨修復材料效果最好的是自體骨和異體骨。但是自體骨數量有限，而異體骨又有免疫排斥和感染疾病的危險。人們已經開發了由金屬、陶瓷、高分子以及其復合材料制成的多種骨修復材料。但是這些材料各有不足，沒有那一種能在臨床中與自體骨或異體骨比美。考慮到自體骨和異體骨的生物學優勢主要在于它們的成分和結構與天然骨完全相同，骨組織工程的原理認為一個具有和天然骨相似的組成和微觀結構的材料將會具有優異的生物學性能。
天然骨是一個具有精密分級結構的復雜生物礦化系統。膠原和鈣磷鹽是骨中存在的主要物質。骨中的鈣磷鹽主要是形狀不規則的片狀納米晶，這些晶體的c軸大致平行。晶體寬度大約30-45nm，厚度4-6nm。臨近的片晶構成鈣磷鹽晶體層，在空間上與膠原層交替排列，片層間距在納米數量級，周期為10nm左右。除了鈣磷鹽晶體外排列高度有序的膠原作為一種細胞外基質對細胞活動也有重要影響。
發明內容
本發明的目的是提出一種用于骨修復的納米晶磷酸鈣膠原基復合材料的制備方法，制備由納米相的鈣磷鹽和膠原分子自組裝而成的納米晶磷酸鈣膠原基復合材料。該材料產物在納米尺度上具有重復片層結構，周期為10-15nm，由膠原層和鈣磷鹽層交替排列而成。這種材料從成分和結構上仿天然骨，因此得到的材料將具有很好的生物相容性和很高的生物活性。將這種材料與其它框架材料相結合，可用于制備有優異的生物性能與力學性能的骨修復材料。
本發明提出的一種用于骨修復的納米晶磷酸鈣膠原基復合材料的制備方法，其特征在于該方法包括下列各步驟(1)在酸溶的膠原溶液中緩慢滴加含有PO43-的溶液，使每克膠原中含有0.01～0.1mol PO43-，滴加的同時攪拌，這里酸可以是鹽酸、硝酸、乙酸等，膠原溶液的濃度為5.0×10-5～5.0×10-3g/ml；(2)在上述第一步制備的溶液中邊攪拌邊緩慢滴加含Ca2+的水溶液，加入的Ca2+量與第一步中加入的P的摩爾比為Ca∶P＝1～2∶1；(3)在上述第二步的溶液中邊攪拌邊緩慢滴加NaOH溶液，使pH值為6～8，在PH值為5～6時開始出現沉淀，pH值為7時出現白色懸濁液；
(4)將上述溶液靜置1～5天，除去上清，離心分離出沉淀，用去離子水反復清洗三次后，放入凍干機內冰凍干燥，隨后研磨制得的干粉，即為骨修復材料。
利用本發明的方法制備的用于骨修復的納米晶磷酸鈣膠原基復合材料，不但在無機和有機成分上與天然骨相似，而且結構上也具有一定程度的仿骨性。其鈣磷鹽晶體尺寸在納米量級，與有機成分膠原的結合緊密，排列有一定規律。其生物相容性，生物活性很好可以用作骨填充材料，與其它框架材料結合則有望用于制備生物性能優異的骨替代材料。
本發明所用的膠原為益而康公司的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛皮膠原)，CELLON公司購買的液態I型膠原(濃度0.3％溶液PH值由HCl調整所含膠原為純化的牛皮膠原)，天津第二附屬醫院的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛跟腱膠原)；所用的含PO43-的溶液為Na2HPO4、H3PO4或(NH4)2HPO4的水溶液；所用的含Ca2+的溶液為CaCl2·6H2O、Ca(NO3)2或CaCl2·2H2O的水溶液。
具體實施例方式下面介紹
具體實施例方式實施例1所用材料為從益而康公司購買的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛皮膠原)、分析純CaCl2·6H2O、分析純Na2HPO4。
1)將20g膠原凝膠溶于300ml 0.5M乙酸溶液中，緩慢滴加11ml 1mol/l Na2HPO4和18.3 ml 1mol/l CaCl2，滴加的同時用磁力攪拌器攪拌；2)繼續攪拌，同時緩慢滴加0.5mol/l的NaOH溶液至PH值為7；3)靜置溶液1天，除去上清，離心分離出沉淀用去離子水反復清洗三次后放入凍干機內進行冰凍干燥，研磨后制得干粉。
實施例2所用材料為CELLON公司購買的液態I型膠原(濃度0.3％溶液PH值由HCl調整所含膠原為純化的牛皮膠原)、分析純的CaCl2·6H2O、分析純H3PO4(含量＞＝85％密度1.689g/ml)。
(1)100ml膠原溶液中滴加溶于10ml去離子水中的1.125ml H3PO4，滴加的同時用磁力攪拌器攪拌；(2)稱取結晶良好的CaCl2·6H2O 6.01g溶于20ml去離子水使其完全溶解將其滴加入上一步制得的溶液中后，繼續攪拌1小時；(3)繼續攪拌，同時緩慢滴加0.75mol/l的NaOH溶液至PH值為7；(4)靜置溶液1天，除去上清，離心分離出沉淀用去離子水反復清洗三次后放入凍干機內進行冰凍干燥，研磨后制得干粉。
實施例3所用材料為益而康公司購買的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛皮膠原)、分析純Ca(NO3)2、分析純Na2HPO4。
1)20g膠原凝膠溶于300ml 0.5M乙酸溶液中，緩慢滴加11ml 1mol/l H3PO4和16.5 ml 1mol/l Ca(NO3)2，滴加的同時用磁力攪拌器攪拌；2)繼續攪拌，同時緩慢滴加0.5mol/l的NaOH溶液至PH值為7；3)靜置溶液1天，除去上清，離心分離出沉淀用去離子水反復清洗三次后放入凍干機內進行冰凍干燥，研磨后制得干粉。
實施例4所用材料為天津第二附屬醫院的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛跟腱膠原)、分析純CaCl2·2H2O、分析純(NH4)2HPO4。
1)8g膠原凝膠溶于300ml 0.1M HNO3溶液中，緩慢滴加10ml1mol/l(NH4)2HPO4和10ml 1mol/l CaCl2，滴加的同時用磁力攪拌器攪拌；2)繼續攪拌，同時緩慢滴加0.5mol/l的NaOH溶液至PH值為7；3)靜置溶液4天，除去上清，離心分離出沉淀用去離子水反復清洗三次后放入凍干機內進行冰凍干燥，研磨后制得干粉。
實施例5所用材料為益而康公司購買的I型膠原凝膠(濃度固含量1％，所含膠原為純化的牛皮膠原)、分析純CaCl2·6H2O、分析純Na2HPO4。
1)30g膠原凝膠溶于300ml 0.5M乙酸溶液中，緩慢滴加11ml 1mol/lNa2HPO4和18.3ml 1mol/l CaCl2，滴加的同時用磁力攪拌器攪拌；2)繼續攪拌，同時緩慢滴加0.5mol/l的NaOH溶液至PH值為7；3)靜置溶液5天，除去上清，離心分離出沉淀用去離子水反復清洗三次后放入凍干機內進行冰凍干燥，研磨后制得干粉。
權利要求
1.一種用于骨修復的納米晶磷酸鈣膠原基復合材料的制備方法，其特征在于該方法包括下列各步驟(1)在酸溶的膠原溶液中緩慢滴加含有PO43-的溶液，使每克膠原中含有0.01～0.1mol PO43-，滴加的同時攪拌，膠原溶液的濃度為5.0×10-5～5.0×10-3g/ml；(2)在上述第一步制備的溶液中邊攪拌邊緩慢滴加含Ca2+的水溶液，加入的Ca2+量與第一步中加入的P的摩爾比為Ca∶P＝1～2∶1；(3)在上述第二步的溶液中邊攪拌邊緩慢滴加NaOH溶液，使pH值為6～8；(4)將上述溶液靜置1～5天，除去上清，離心分離出沉淀，用去離子水反復清洗三次后，放入凍干機內冰凍干燥，隨后研磨制得的干粉，即為骨修復材料。
全文摘要
本發明涉及一種用于骨修復的納米晶磷酸鈣膠原基復合材料的制備方法,首先在酸溶的膠原溶液中滴加含有PO
文檔編號A61L27/12GK1338315SQ0113624
公開日2002年3月6日 申請日期2001年10月12日 優先權日2001年10月12日
發明者崔福齋, 張偉, 馮慶玲, 李恒德, 蔡強 申請人:清華大學