一種鈣磷鹽基骨修復材料及其制備方法

專利名稱：一種鈣磷鹽基骨修復材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種生物組織修復材料，特別涉及一種骨修復材料及其制備方法。
背景技術：
甲殼素(Chitin)又名甲殼質、幾丁質、殼多糖、殼蛋白等，是一種維持和保護甲殼動物及微生物軀體的不溶于水、堿和常規溶劑的線性氨基多糖，廣泛存在于節足動物類(蜘蛛類、甲殼類)的翅膀或外殼以及菌類和藻類的細胞壁中，每年生物合成近十億噸之多，僅在蟹、蝦等水產品加工后的甲殼廢棄物中就有10～30％的含量，是一種具有潛在價值、尚待開發的自然資源。酸溶性殼聚糖(Chitosan)是甲殼素的脫乙酰化合物，屬甲殼素的衍生物，分子量為12～59萬，化學名為聚(1，4)-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖，具有明顯的堿性、良好的生物相容性和生物可降解性，降解產物為對人體無毒的N-乙酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖，降解過程中產生的中間產物在體內不積累，無免疫源性(姜雪松，王勃生等.生物醫學工程學雜志，1996；13(4)353.)。近年來，隨著研究的深入和廣泛，甲殼素衍生物的應用已涉及到紡織、印染、造紙、醫療及水處理等許多部門或領域。尤其是作為具有獨特性能的生物材料，越來越引起人們的注意，有些項目已具有生產價值和實用意義。
組織修復，尤其是大段骨缺損的修復一直是困擾外科醫生的一個棘手問題。過去的幾十年中，盡管制備了許多種骨替代材料，但臨床上70％的骨替代材料仍然使用自體骨或異體骨，使病人面臨高的手術綜合癥和感染率。因為人們對現有的骨修復材料還缺乏信心，尤其是涉及到長期的體內安全性和效果的問題(Langstaff S，Sayer M，Smith T JN，Pugh SM.Resorbable bioceramics based on stabilized calcium phosphates.Part IIevalu tion ofbiological response.Biomaterials，2001；22135.)，使合成材料的使用受到了限制。到目前為止既能滿足一定的機械強度、一定韌性要求的，又具備良好生物相容性的大段骨修復材料還絕無僅有。
磷酸鈣骨水泥作為一類有發展潛力的生物材料，由于其高的骨傳導性、易與骨結合、容易塑型(或注射)及逐漸降解等特點，越來越引起重視。目前，國內外文獻中報道的15種以上骨水泥，大部分以羥基磷灰石(HA)作為其唯一的或主要的終產物。磷酸四鈣與無水(或二水合)磷酸氫鈣，氧化鋅與磷酸，單水合磷酸二氫鈣、α-磷酸鈣與碳酸鈣，β-磷酸鈣、磷酸二氫鈣與半水合硫酸鈣等均為較常用的骨水泥系。羥基磷灰石是硬組織(如骨、牙)中無機鹽的主要成分，與自然骨相比，有機質的缺乏是導致骨水泥早期與血液接觸時潰散、植入體內后容易疲勞的主要原因(Hong YC，Wang JT，Brown WE，Chow LC.The periapical tissuereactions to a calcium phosphate cement in the teeth of monkeys.J Biomed MaterRes，1991；25485)。
為了改善骨水泥的性能，多種有機添加劑被引用到骨水泥中，如海藻酸鈉(Ishikawa K，Miyamoto Y，Kon M，Nagayama M，Asaoka K.Non-decay type fast-setting calciumphosphate cementcomposite with sodium alginate.Biomaterials，1995；16527.)、(氫)脯氨酰基甲基纖維素和羧甲基纖維素(Cherng A，Takagi S，Chow LC.Effects ofhydroxypropyl methylcellulose and other gelling agents on the handling propertiesof calcium phosphate cement.J Biomed Mater Res，1997；35273.)曾被用來增強磷酸四鈣(TTCP)骨水泥的粘合力，但骨水泥的硬化時間可能被延長，或機械強度下降，或有機物在體內很難被降解，幾乎所有的有機物對骨水泥的性能都會產生副作用。本作者曾將磷酸化甲殼素和磷酸化殼聚糖等甲殼素衍生物應用于磷酸鈣基骨修復材料，發現磷酸化甲殼素、磷酸化殼聚糖、羧基化硫酸酯化殼聚糖可增強骨水泥的機械強度(Wang XH，Ma J，WangY.He B.Structural characterization of phosphorylated chitosan and theirapplications as effective additives of calcium phosphate cements.Biomaterials，2001；222247-2255；Wang XH，Ma J，Wang Y，He B.Reinforcement of calcium phosphatecements with phosphorylated chitin.Chinese Journal of Polymer Science，2002；20325-332；Wang XH，Ma J，Wang Y，He B.Bone repair in radii and tibias ofrabbits with phosphorylated chitosan reinforced calcium phosphate cements.Biomaterials，2002；234167-4176；Wang XH，Ma J，Feng QL，Cui FZ.Skeletal repairin of rabbits with calcium phosphate cements incorporated phosphorylated chitinreinforced.Biomaterials，2002；234591-4600；Wang XH，Ma J，Feng QL，Cui FZ.“Theeffects of S-chitosan on the physical properties of calcium phosphate cements”.Journal of Bioactive and Compatible polymers，2003；1845-57；Wang XH，Ma J，FengQL，Cui FZ.In vivo testing of S-chitosan enhanced calcium phosphate cements.Journal of Bioactive and Compatible polymers，2003；18259-271)，但骨水泥的韌性增強很少，甲殼素衍生物增強后的骨水泥仍然為脆性材料。近年來，一些絲狀或網狀不可被生物降解的纖維如聚丙烯、尼龍、碳纖維[von Gonten AS.Kelly JR，Antonucci JM.Load-bearing behavior of a simulated craniofacial structure fabricated from ahydroxyapatite cement and bioresorbable fiber-mesh.J Mater SciMater Med2000；1195-100；dos Santos LA，Carrodéguas，Boschi AO，de Arruda ACF.Fiber-enricheddouble-setting calcium phosphate bone cement.J Biomed Mater Res 65A244-250]以及可被水解纖維如乙烯醇與乳酸的共聚物VicrylTM(polyglactin 910，Ethicon，Somerville，NJ)及Vicryl RapideTM(polyglactin 910，Ethicon)[Xu HHK，Quinn JB.Calcium phosphatecement containing resorbable fibers for short-term reinforcement and macroporosity.Biomaterials 2002；23193-202](Xu HHK，Quinn JB，Takagi S，Chow LC.Synergisticreinforcement of in situ hardening calcium phosphate composite scaffold for bonetissue engineering.Biomaterials 2004；251029-1037)曾用來增強磷酸四鈣骨水泥的韌性。這些纖維有的不能被生物降解，有的價格昂貴，有的生物相容性很差。目前還沒有用甲殼素/殼聚糖纖維來增強骨修復材料，尤其是大段骨修復材料的報道。

發明內容
本發明的目的是提供一種韌性較強的，生物相容性較好的，價格較便宜的骨修復材料。
一種鈣磷鹽基骨修復材料，其特征在于該材料含有鈣磷鹽、甲殼素/殼聚糖纖維，所述的甲殼素/殼聚糖纖維占鈣磷鹽總重量的0.1～5％，所述甲殼素/殼聚糖纖維以纖維絲或纖維束形式存在。
本發明所述材料還含有鈣磷鹽總重量0.1～10％的甲殼素衍生物，所述的衍生物為殼聚糖、磷酸化甲殼素、磷酸化殼聚糖、羧基化硫酸酯化殼聚。
在上述方案的基礎上，本發明所述材料還含有占鈣磷鹽總重量的0.01～0.1％的膠原、骨形成蛋白、甲氨蝶呤或阿霉素。
本發明所述的纖維絲為3～10mm長的短纖維絲，所述的纖維束為直徑50～500μm，長度為2～30cm的纖維束。
本發明所述的鈣磷鹽采用由氧化鈣和磷酸二氫鈣混合物，氫氧化鈣和磷酸氫鈣混合物，磷酸四鈣與磷酸氫鈣混合物，α-磷酸鈣、磷酸二氫鈣和碳酸鈣混合物，α-磷酸鈣、磷酸氫鈣、碳酸鈣、磷酸四鈣混合物制備而成；或直接采用羥基磷灰石、磷酸鈣。
本發明的技術特征還在于所述的甲殼素/殼聚糖纖維束還可與可降解的聚乙烯醇纖維、乳酸與乙醇酸的共聚物纖維、膠原纖維、聚乙烯醇纖維、聚3-羥基丁酸鹽纖維、3-羥基丁酸和3-羥基己酸共聚物纖維或聚氨酯纖維按1～20∶20～1比例混合編制成網格狀、梯形狀結構。
本發明還提供了一種鈣磷鹽基骨修復材料的制備方法，該方法按如下步驟進行a.首先將鈣磷鹽粉末與磷酸鈉緩沖溶液混合制成漿狀物，或將鈣磷鹽粉末與聚乳酸、乳酸與乙醇酸的共聚物的氯仿或1，4二氧六環溶液混合制成漿狀物；b.將甲殼素/殼聚糖纖維剪制成3～10mm長的短纖維絲，或編成直徑為50～500μm，長度為2～30cm纖維束與步驟a中的漿狀物復合；其中甲殼素/殼聚糖纖維占鈣磷鹽總重量的0.1～5％；c.然后經自然涼干或將溶劑除去后形成含纖維的固態物質。
在所述的步驟a中還可加入占鈣磷鹽總重量0.1～10％的甲殼素衍生物，所述的衍生物為殼聚糖、磷酸化甲殼素、磷酸化殼聚糖、羧基化硫酸酯化殼聚。
在所述的方法中，步驟a中還可加入占鈣磷鹽總重量的0.01～0.1％的骨形成蛋白、甲氨蝶呤或阿霉素。
上述步驟b中的纖維束還可與可降解的聚乙烯醇纖維、乳酸與乙醇酸的共聚物纖維、膠原纖維、聚乙烯醇纖維、聚3-羥基丁酸鹽纖維、3-羥基丁酸和3-羥基己酸共聚物纖維或聚氨酯纖維按1～20∶20～1比例混合編制成網格狀、梯形狀結構后再與漿狀物復合。
本發明利用甲殼素/殼聚糖纖維增強鈣磷鹽基骨修復材料。對于鈣磷鹽基骨修復材料，可使其抗撓(彎)強度平均提高1～10倍，是一種可靠的體內可降解的組織修復及治療材料，對于骨缺損、骨質疏松、骨腫瘤治療效果明顯；在生物組織(如骨、軟骨、牙)修復中具有廣泛的應用價值。
具體實施例方式
所述甲殼素衍生物可以是磷酸化甲殼素，磷酸化甲殼素的羥基取代度為0.05～0.99，分子量為5000～10000道爾頓；也可以是磷酸化殼聚糖，磷酸化殼聚糖的脫乙酰度為5～95％，羥基取代度為0.02～0.95，分子量為5000～10000道爾頓；還可以是羧丁基殼聚糖，羧丁基殼聚糖的脫乙酰度為10～90％，羥基取代度為0.05～0.95，分子量為2×104～6×106道爾頓；對于骨瘤和白血病患者，又可以是甲氨蝶呤、阿霉素或羧基化硫酸酯化殼聚糖，羧基化硫酸酯化殼聚糖的脫乙酰度為15～95％，羥基取代度為0.01～0.75，分子量為5000～10000道爾頓。
本發明的磷酸化甲殼素、磷酸化殼聚糖可按照文獻Nishi N，Ebina A，Nishimura S，Tsutsumi A，Hasegawa O，Tokura S.Highly phosphorylated derivatives of chitin，partially deacetylated chitin and chitosan as new functional polymerspreparationand characterization.Int.J Biol Macromol 1986；8311-317所述的方法制備。羧丁基殼聚糖可按文獻Muzzarelli R，Weckx M，Filippini O，Lough C.Characteristic Propertiesof N-Carboxybutyl Chitosan.Carbohydrate Polymers 1989；II307-320所述的方法制備。羧基化硫酸酯化殼聚糖可按文獻Horton D，Just EK.Preparation from chitin of(1→4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucopyranuronan and its 2-sulfoamino analog havingblood-anticoagulant properties.Carbohydr Res 1973；29173-179所述的方法制備。碳酸氫鈉(NaHCO3)、氧化鈣(CaO)、磷酸二氫鈣(MCPM)、氫氧化鈣[Ca(OH)2]和磷酸氫鈣(DCPDor DCPA)等由北京化學試劑公司購買。甲殼素/殼聚糖纖維由青島弘信高科技生物工程有限公司購買(其中殼聚糖的脫乙酰度在80以上)。其中甲殼素/殼聚糖纖維又稱甲殼質纖維也可從上海浦東甲殼質材料研究&開發有限責任公司等處購買。骨形成蛋白(rhBMP-2)、甲氨蝶呤、阿霉素、膠原、聚乙烯醇纖維或乙烯醇與乳酸的共聚物VicrylTM及Vicryl RapideTM由Ethicon，Somerville，NJ等公司購買。聚乳酸(PLLA)、乙醇酸與乳酸的共聚物(PLGA)由山東醫用公司購買。
下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。
實施例1將研磨后的氧化鈣(CaO)和磷酸二氫鈣(MCPM)粉末按下列方程(1)比例混合。將甲殼素纖維剪成3mm長的短纖維，按重量比0.1％混合在粉末中。在1mL 1M的磷酸緩沖液(由NaH2PO4和Na2HPO4·12H2O制備)中加入分別占氧化鈣(CaO)和磷酸二氫鈣(MCPM)粉末總重量0.1％的磷酸化甲殼素和0.01％的骨形成蛋白rhBMP-2，攪拌均勻后，與含甲殼素纖維的固體粉末混合均勻，固液比是0.96。
(1)實施例2將研磨后的Ca(OH)2和磷酸氫鈣(DCPD)粉末按下列方程(2)比例混合。將甲殼素纖維剪成6mm長的短纖維，按重量比5％混合在粉末中。在1mL 1M的Na2HPO4水溶液中加入分別占Ca(OH)2和磷酸氫鈣(DCPD)粉末總重量1％的磷酸化殼聚糖和0.05％的骨形成蛋白rhBMP-2，攪拌均勻后與甲殼質纖維的固體粉末在研缽中仔細研磨，固液比是2.29。
(2)實施例3將等摩爾的磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPA)細粉末混合，按甲殼素纖維占磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPA)細粉末總重量比5％加入長度為10mm甲殼素纖維，混合均勻。在0.2M的磷酸鈉緩沖液中加入占磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPA)粉末總重量1.0％磷酸化殼聚糖(脫乙酰度60％；取代度0.50；分子量5×103)和0.1％的骨形成蛋白rhBMP-2，攪拌均勻后，按固液比(P/L)為4∶1將含有磷酸化殼聚糖和骨形成蛋白rhBMP-2的磷酸鈉緩沖液在研缽中混合均勻。漿狀物可直接注射到骨缺損部位。
實施例4將等摩爾的磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPD)細粉末混合均勻，加入重量比為0.1％、長度為3mm的殼聚糖纖維，混合均勻。在0.2M的磷酸鈉緩沖液中加入占磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPA)粉末總重量10％的殼聚糖(脫乙酰度75％；分子量4.5×103。殼聚糖在乳酸中的濃度為2％)乳酸溶液及1.0％的骨形成蛋白rhBMP-2，按固液比(P/L)為2∶1將含殼聚糖的粉末與含磷酸化殼聚糖的磷酸鈉緩沖液在研缽中混合均勻，固化24h得到硬質骨水泥。此種骨水泥可用于骨、牙缺損的修復，在體內有抗血栓形成、抗炎癥反應的能力。
實施例5將研磨后的Ca(OH)2、磷酸氫鈣(DCPD)按方程(2)比例混合。將聚乙烯醇纖維與甲殼質纖維按1∶20比例編制成直徑Φ50μm的梯狀纖維結構，并剪成長為5cm的短纖維束。將5根短纖維束(重量為Ca(OH)2和磷酸氫鈣(DCPD)粉末總重量的的0.1％)，放在直徑為10mm的圓柱狀容器中。在1mL 1M的Na2HPO4水溶液加入占Ca(OH)2、磷酸氫鈣(DCPD)總重量10％磷酸化殼聚糖和0.1％的骨形成蛋白rhBMP-2，與固體Ca(OH)2+DCPD粉末，按固液比2∶1混合均勻。用鏟子將漿狀骨水泥裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化成形，備用。
實施例6
將研磨后的Ca(OH)2、磷酸氫鈣(DCPA)按方程(2)比例混合。將聚乙烯醇纖維與甲殼質纖維按20∶1比例編制成直徑Φ100μm的網格狀纖維網，并卷成長為20cm的柱狀結構(重量為Ca(OH)2、磷酸氫鈣(DCPD)總重量的1％)，放在直徑15mm的圓柱狀容器中。在1mL 1M的Na2HPO4水溶液中加入重量為Ca(OH)2+磷酸氫鈣(DCPA)總重量10％的殼聚糖乳酸溶液(殼聚糖在乳酸中的濃度為2％)和0.1％的骨形成蛋白rhBMP-2，攪拌均勻后，與固體Ca(OH)2+DCPA粉末在研缽中混合均勻，固液比是5∶2。用鏟子將漿狀骨水泥裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化24h成形后在生理鹽水或模擬體液中浸泡50天，將聚乙烯醇纖維溶解掉，形成細胞、血管容易長入的通道，涼干、消毒、備用。
實施例7將α-磷酸鈣(α-TCP)、磷酸二氫鈣(MCPM)和碳酸鈣(Ca2CO3)細粉末按重量份數比為71∶5.8∶23.5(或12∶1∶4摩爾比)混合均勻。加入1％的長度為10mm的殼聚糖纖維及1％的磷酸化甲殼素，磷酸鈉(Na3PO4)溶液(2.78mol/L)按液固比(l/s)1∶2(w/w)的比例混合制樣。將固液混合后20分鐘內的漿狀物直接注射到骨缺損部位，用于無負重部位的修復。
實施例8將α-磷酸鈣(α-TCP)、磷酸氫鈣(DCPD)和磷酸四鈣[TTCP，Ca4(PO4)2]細粉末按15∶1∶4(w/w)的重量百分比混合，加入5％的長度為6mm的甲殼質纖維，混勻。將10％殼聚糖乳酸溶液(殼聚糖脫乙酰度80％；分子量5×103。殼聚糖在乳酸中的濃度為2％)按固液比1∶3(w/w)混合制樣，固化24h得到用于大段骨、牙缺損的修復的骨水泥。此骨水泥同時具有抗血栓形成、抗炎癥反應的能力。
實施例9將α-磷酸鈣(α-TCP)、磷酸氫鈣(DCPD)和磷酸四鈣[TTCP，Ca4(PO4)2]細粉末按15∶1∶4(w/w)的重量百分比混合均勻。加入3％的長度為10mm的甲殼質與膠原混合纖維(20∶1)，再與5％殼聚糖乳酸溶液(脫乙酰度70％；取代度0.30；分子量5×103。殼聚糖在乳酸中的濃度為1％，再按固液比1∶3(w/w)混合制樣。
實施例10將甲殼質纖維/聚3-羥基丁酸鹽(PHB)纖維按1∶20比例編制成直徑Φ為300μm的纖維束，并剪成長為10mm的短纖維束。將3％的短纖維束編成一柱狀結構，放在直徑為3mm的圓柱狀模具中。將β-磷酸鈣、磷酸二氫鈣、半水合硫酸鈣細粉與含0.1％的羧基化硫酸酯化殼聚糖(脫乙酰度為80％，取代度0.8；分子量為5×105Da)蒸餾水按重量比63∶26∶10∶1混合均勻，加入到含甲殼質纖維束的圓柱狀模具中，在37℃、80％濕度下固化24h。所得固化物用于癌或腫瘤切除缺損的修復，并伴有抗凝血、抗炎癥效果。
實施例11
將研磨后的Ca(OH)2、磷酸氫鈣(DCPD)按方程(2)比例混合。將3-羥基丁酸和3-羥基己酸共聚物[Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)，PHBHHx])纖維與甲殼質纖維按20∶1比例編制成直徑Φ500μm的纖維網，并卷曲成一柱狀網，放在直徑為20mm的圓柱狀容器中。在1M的Na2HPO4水溶液加入將5％的羧基化硫酸酯化殼聚糖(脫乙酰度75％；取代度0.6；分子量6×103Da)，待溶解后，與固體Ca(OH)2/DCPD粉末混合均勻，固液比是2.00。用鏟子將漿狀骨水泥裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化成形。此材料用于骨癌切除處。
實施例12將研磨后的α-磷酸鈣(α-TCP)、磷酸氫鈣(DCPA)、碳酸鈣(Ca2CO3)、磷酸四鈣[TTCP，Ca4(PO4)2]細粉末按12∶5∶2∶1(w/w)的重量百分比混合均勻。將占α-磷酸鈣(α-TCP)、磷酸氫鈣(DCPA)、碳酸鈣(Ca2CO3)、磷酸四鈣[TTCP，Ca4(PO4)2]粉末總重量2.5％的磷酸化殼聚糖(脫乙酰度850％；取代度0.47；分子量4.8×103)及1％的骨形成蛋白rhBMP-2溶解在1M的Na2HPO4水溶液。將3-羥基丁酸和3-羥基己酸共聚物[Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)，PHBHHx])纖維與甲殼質纖維按(1∶20)比例編制成直徑Φ100μm的纖維束，并剪成長為10cm的短纖維束。將5％的短纖維束放在直徑為8cm的圓柱狀容器中。與磷酸化殼聚糖與骨形成蛋白的液體相與固體粉末混合均勻，固液比是2。用鏟子將漿狀骨水泥裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化成形，備用。
實施例13將研磨后的Ca(OH)2、磷酸氫鈣(DCPD)按方程(2)比例混合。將Vicryl Rapide纖維與甲殼質纖維按1∶20比例編制成直徑Φ300μm的纖維束，并剪成長為30cm的短纖維束。將0.1％的短纖維束放在直徑為6cm的圓柱狀容器中。在1mL 1M的Na2HPO4水溶液中加入占Ca(OH)2與磷酸氫鈣(DCPD)總重量1％的磷酸化殼聚糖及0.1％的骨形成蛋白rhBMP-2，待攪拌均勻后，與固體Ca(OH)2/DCPD粉末混合均勻，固液比是3.0。用鏟子將漿狀骨水泥裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化成形，備用。
實施例14將1％的PLLA溶于1，4二氧六環中，將研磨后的磷酸鈣(TCP)與PLLA溶液按固/液比1∶1(w/w)比例混合成漿狀物。將Vicryl Rapide纖維與甲殼質纖維按20∶1比例纏繞在一起，將0.5％的纖維束放在直徑為20cm的圓柱狀容器中。用鏟子將漿狀物裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，凍干，備用。
實施例15將2％的PLGA(乳酸與乙醇酸的比例為7∶3)溶于1，4二氧六環中，將研磨后的磷酸鈣(TCP)中先加入2％的膠原醋酸溶液及0.2％骨形成蛋白rhBMP-2混合均勻，再與PLGA溶液按固/液比3∶1(w/w)比例混合成漿狀物。將Vicryl Rapide纖維與甲殼質纖維按1∶1比例編制成直徑Φ100μm的纖維束，并剪成長為30cm的短纖維束。將0.1％根短纖維束放在直徑為20cm的圓柱狀容器中。用鏟子將漿狀物裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，凍干，備用。
實施例16將等摩爾的磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPD or DCPA)細粉末混合均勻。將聚乙烯醇纖維與甲殼質纖維按1∶1比例編制網狀纖維布，卷曲成柱狀。放在直徑為10mm的圓柱狀容器中。在0.2M的磷酸鈉緩沖液中加入占磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPD or DCPA)粉末重量2.0％殼聚糖(脫乙酰度75％；分子量4.5×103)乳酸溶液，在研缽中混合均勻。用鏟子將漿狀物裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化24h，在模擬體液中浸泡30天，全部或部分溶解掉其中的聚乙烯醇纖維，形成微細通道后用于大段骨缺損的修復。
實施例17將羥基磷灰石(HA)粉末研碎，與殼聚糖乳酸溶液(殼聚糖在乳酸中的濃度為2％)和骨形成蛋白rhBMP-2的生理鹽水懸浮液(200ug/mL)按85∶14∶1，攪拌均勻。將甲殼質纖維編制成直徑Φ300μm的纖維束，并剪成長為8cm的短纖維束。將5％的纖維束放在直徑為5mm的圓柱狀容器中。用鏟子將漿狀羥基磷灰石/殼聚糖/骨形成蛋白混合物裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化成形。
實施例18將羥基磷灰石(HA)粉末研碎，與殼聚糖/膠原醋酸溶液(1∶1v/v，殼聚糖與膠原在醋酸中的濃度均為2％)和骨形成蛋白rhBMP-2的生理鹽水懸浮液(200ug/mL)按90∶9∶1，攪拌均勻。將1％羥基磷灰石(HA)粉末重量的甲殼質纖維編制成同心圓纖維網，放在直徑為8mm的圓柱狀容器中。用鏟子將漿狀羥基磷灰石/殼聚糖/膠原/骨形成蛋白混合物裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化成形。
實施例19將PLGA(乳酸與乙醇酸的比例為7∶3)溶于1，4二氧六環中，將研磨后的磷酸鈣(TCP)先與2％的膠原/殼聚糖醋酸溶液、骨形成蛋白rhBMP-2按9∶80∶1比例混合均勻，再與PLGA溶液按固/液比5∶1(w/w)比例混合成漿狀物。將聚氨酯纖維與甲殼質纖維按2∶1比例編制成直徑Φ100μm的纖維束，并剪成長為30cm的短纖維束。將0.2％的短纖維束放在直徑為20cm的圓柱狀容器中混合在粉末中。用鏟子將漿狀物裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，凍干，備用。
實施例20將研磨后的Ca(OH)2、磷酸氫鈣(DCPD)按方程(2)比例混合。將甲殼質纖維編制成直徑Φ300μm的纖維束，并剪成長為30cm的短纖維束。將0.1％的短纖維束放在直徑為6cm的圓柱狀容器中。在1mL 1M的Na2HPO4水溶液中加入占Ca(OH)2與磷酸氫鈣(DCPD)總重量0.1％的甲氨蝶呤，待攪拌均勻后，再加入Ca(OH)2與磷酸氫鈣(DCPD)總重量0.1％的殼聚糖醋酸溶液。與固體Ca(OH)2/DCPD粉末混合均勻，固液比是3.0。用鏟子將漿狀骨水泥裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化成形，備用。
實施例21將等摩爾的磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPD)細粉末混合均勻。將占磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPD)總重量0.1％的甲殼質纖維編制網狀纖維布，卷曲成柱狀。放在直徑為10mm的圓柱狀容器中。在0.2M的磷酸鈉緩沖液中加入占磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPD)粉末總重量0.1％的殼聚糖(脫乙酰度75％；分子量4.5×103)乳酸溶液及0.1％的阿霉素，在研缽中氨固/液比3∶2混合均勻。用鏟子將漿狀物裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化24h，在模擬體液中浸泡30天，溶解掉其中的聚乙烯醇纖維，形成微細通道后用于大段骨缺損的修復。
實施例22將研磨后的Ca(OH)2、磷酸氫鈣(DCPD)按方程(2)比例混合。將甲殼質纖維編制成直徑Φ300μm的纖維束，并剪成長為30cm的短纖維束。將5％的短纖維束放在直徑為6cm的圓柱狀容器中。將1M的Na2HPO4水溶液與固體Ca(OH)2/DCPD粉末混合均勻，固液比是3.0混合后，再加入占Ca(OH)2與磷酸氫鈣(DCPD)總重量10％的殼聚糖醋酸溶液和0.01％的阿霉素，混合均勻。用鏟子將漿狀骨水泥裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化成形，備用。
實施例23將等摩爾的磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPA)細粉末混合均勻。將占磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPA)總重量5％的聚乙烯醇纖維與甲殼質纖維按1∶1比例編制網狀纖維布，卷曲成柱狀。放在直徑為10mm的圓柱狀容器中。將0.2M的磷酸鈉緩沖液與磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPA)粉末按固液比(P/L)為2∶1混合均勻后，加入占磷酸四鈣(TTCP)與磷酸氫鈣(DCPA)粉末總重量10％的殼聚糖(脫乙酰度75％；分子量4.5×103)乳酸溶液及0.01％甲氨蝶呤，在研缽中混合均勻。用鏟子將漿狀物裝在圓柱狀容器中，拉直纖維束，固化24h，在模擬體液中浸泡30天，溶解掉其中的聚乙烯醇纖維，形成微細通道后用于大段骨缺損的修復。
權利要求
1.一種鈣磷鹽基骨修復材料，其特征在于該材料含有鈣磷鹽和甲殼素/殼聚糖纖維，所述的甲殼素/殼聚糖纖維占鈣磷鹽總重量的0.1～5％，所述甲殼素/殼聚糖纖維以纖維絲或纖維束形式存在。
2.按照權利要求1所述的骨修復材料，其特征在于該材料還含有鈣磷鹽總重量0.1～10％的甲殼素衍生物，所述的甲殼素衍生物為殼聚糖、磷酸化甲殼素、磷酸化殼聚糖、羧基化硫酸酯化殼聚。
3.按照權利要求1或2所述的骨修復材料，其特征在于該材料還含有占鈣磷鹽總重量的0.01～0.1％的膠原、骨形成蛋白、甲氨蝶呤或阿霉素。
4.按照權利要求1所述的骨修復材料，其特征在于所述的纖維絲為3～10mm長的短纖維絲，所述的纖維束為直徑50～500μm，長度為2～30cm的纖維束。
5.按照權利要求1所述的骨修復材料，其特征在于所述的鈣磷鹽采用由氧化鈣和磷酸二氫鈣混合物，氫氧化鈣和磷酸氫鈣混合物，磷酸四鈣與磷酸氫鈣混合物，α-磷酸鈣、磷酸二氫鈣和碳酸鈣混合物，α-磷酸鈣、磷酸氫鈣、碳酸鈣、磷酸四鈣混合物制備而成；或直接采用羥基磷灰石、磷酸鈣。
6.按照權利要求1或4所述的骨修復材料，其特征在于所述的甲殼素/殼聚糖纖維束與可降解的聚乙烯醇纖維、乳酸與乙醇酸的共聚物纖維、膠原纖維、聚乙烯醇纖維、聚3-羥基丁酸鹽纖維、3-羥基丁酸和3-羥基己酸共聚物纖維或聚氨酯纖維按1～20∶20～1比例混合編制成的網格狀、梯形狀結構。
7.一種鈣磷鹽基骨修復材料的制備方法，其特征在于該方法按如下步驟進行a.首先將鈣磷鹽粉末與磷酸鈉緩沖溶液混合制成漿狀物，或將鈣磷鹽粉末與聚乳酸、乳酸與乙醇酸的共聚物的氯仿或1，4二氧六環溶液混合制成漿狀物；b.將甲殼素/殼聚糖纖維剪制成3～10mm長的短纖維絲，與步驟a中的漿狀物攪拌混合，或編成直徑為50～500μm，長度為2～30cm纖維束與步驟a中的漿狀物復合；其中甲殼素/殼聚糖纖維占鈣磷鹽總重量的0.1～5％；c.然后經自然涼干或將溶劑除去后形成含纖維的固態物質。
8.按照權利要求6所述的制備方法，其特征在于在所述的步驟a中加入占鈣磷鹽總重量0.1～10％的甲殼素衍生物，所述的衍生物為殼聚糖、磷酸化甲殼素、磷酸化殼聚糖、羧基化硫酸酯化殼聚。
9.按照權利要求6或7所述的制備方法，其特征在于所述的步驟a中加入占鈣磷鹽總重量的0.01～0.1％的膠原、骨形成蛋白、甲氨蝶呤或阿霉素。
10.按照權利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟b中的纖維束與可降解的聚乙烯醇纖維、乳酸與乙醇酸的共聚物纖維、膠原纖維、聚乙烯醇纖維、聚3-羥基丁酸鹽纖維、3-羥基丁酸和3-羥基己酸共聚物纖維或聚氨酯纖維按1～20∶20～1比例混合編制成網格狀、梯形狀結構后再與漿狀物復合。
全文摘要
一種鈣磷鹽基骨修復材料及其制備方法，涉及一種生物組織材料及其制備。本發明所述的材料含有鈣磷鹽和甲殼素/殼聚糖纖維，所述甲殼素/殼聚糖纖維以纖維絲或纖維束形式存在。在該材料中還可復合0.1～10％的甲殼素衍生物如殼聚糖、磷酸化甲殼素、磷酸化殼聚糖、羧基化硫酸酯化殼聚糖、和/或0.01～0.1％膠原、骨形成蛋白、甲氨蝶呤或阿霉素。細胞實驗和動物實驗都表明材料具有良好的生物相容性和誘導成骨活性，對于鈣磷鹽基骨修復材料，可使其抗撓(彎)強度平均提高1～10倍，是一種可靠的體內可降解的組織修復及治療材料，對于骨缺損、骨質疏松、骨腫瘤治療效果明顯；在生物組織(如骨、軟骨、牙)修復中具有廣泛的應用價值。
文檔編號A61L27/00GK1569256SQ200410034109
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月23日 優先權日2004年4月23日
發明者顏永年, 王小紅, 張人佶, 熊卓, 林峰, 盧清萍, 吳任東 申請人:清華大學