本發明涉及醫用生物材料領域，具體為一種膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨及其制備方法。
背景技術：
目前，由骨腫瘤、創傷、骨髓炎等手術切除造成的骨缺損對自身骨組織產生嚴重影響。自體骨雖有良好的生物相容性和骨誘導型，但也會給患者帶來更大的痛苦，還引起供骨區炎癥和并發癥等。而異體骨常存在免疫排斥反應及帶進新的病毒或毒素等問題，因此設計和開發新型人工骨修復材料具有重要的市場價值和社會效益。在人體自然骨中，無機成分主要是羥基磷灰石，占骨質量的65%左右；有機成分主要是I型膠原纖維，占骨質量的34%。羥基磷灰石具有良好的生物活性、生物相容性和生物可降解性等優點，在人工骨修復材料中應用廣泛。骨修復材料理想的生物學性能不僅和其材料的化學成分有關，而且與材料的孔結構和機械性能也息息相關。
膠原蛋白和羥基磷灰石作為骨組織的主要組成部分，在骨組織中起著不可替代的作用。聚對二氧環己酮由于其產品生物相容性好，且具有優異的韌性，廣泛應用于醫學領域，可吸收手術縫合線，骨科固定材料和組織修復材料如螺釘、固定拴、銷、錨、箍和骨板等骨科固定裝置。該材料通過水解機制降解，最終降解產物為二氧化碳和水，隨人體代謝循環排出體外。
近些年，市場上出現的鈣磷體系人工骨，在骨缺損填充中應用十分廣泛，但是其中只包含了骨組織的無機成分，缺少膠原等促進骨組織修復的成分。而鈣磷體系人工骨多數采用高溫燒結，為促進骨組織修復的組分加入帶來了難以逾越的障礙。
本發明以膠原蛋白、羥基磷灰石、聚對二氧環己酮為原料，采用冷壓成型技術制備出一種膠原蛋白復合人工骨，該材料不僅有良好的生物相容性和骨誘導性，而且韌性良好，且強度較高。本發明制備的膠原蛋白復合人工骨有著十分廣闊的應用空間，滿足臨床使用需求，具有重要的市場價值和社會效益。
技術實現要素：
本發明的目的在于制備出一種膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨，該人工骨適用于骨缺損的填充及部分部位的替代。
本發明的另一個目的在于提供上述膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨的制備方法，該制備工藝簡單、生產周期短、生產成本低。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
本發明以具有良好的生物相容性和生物活性的膠原蛋白、羥基磷灰石、聚對二氧環己酮制備而成，其制備過程包括以下五個步驟：（1）配置膠原蛋白溶液，將羥基磷灰石置于膠原蛋白溶液中，機械攪拌至混合均勻；（2）將混合料漿置于模具中，冷凍干燥成型，將凍干成型的多孔材料粉碎得到共混粉末；（3）將聚對二氧環己酮溶解于四氟乙酸配置成溶液，將共混粉末加入至聚對二氧環己酮溶液中，攪拌至均勻混合；（4）將混合物置于模具中，經冷凍干燥和冷壓成型即得膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨預產品；（5）將膠原蛋白復合人工骨預產品置于純水中清洗，干燥后得到膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨。
實施的具體技術方案如下：
步驟一：將I型膠原蛋白溶解于乙酸溶液中，配置成一定濃度的膠原蛋白溶液，取適量的羥基磷灰石置于膠原蛋白溶液，機械攪拌至混合均勻；
步驟二：將混合料漿置于模具中，先在-20℃下預凍，然后冷凍干燥成型，將凍干成型的多孔材料粉碎得到共混粉末；
步驟三：將聚對二氧環己酮溶解于四氟乙酸配置成溶液，按一定比例將共混粉末加入至聚對二氧環己酮溶液中，通過機械攪拌得到均勻混合物；
步驟四：將步驟三的混合物置于模具中，先在-20℃下預凍，然后冷凍干燥，將凍干物通過冷壓成型，即得膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨預產品；
步驟五：將膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨預產品置于純水中清洗數次，后置于生理鹽水中清洗，經冷凍干燥后得到膠原蛋白復合人工骨。
所述材料是一種膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨，其特征在于，所述材料主要包括膠原蛋白、羥基磷灰石、聚對二氧環己酮，具有均勻的孔道結構，良好的力學性能。
所述材料合成步驟一中的膠原蛋白的溶解溶劑為1%~ 6%乙酸溶液。
所述材料合成步驟一中的羥基磷灰石粒度為300~500nm。
所述材料合成步驟三中的聚對二氧環己酮溶液濃度為0.01~0.05 g/mL，聚對二氧環己酮的分子量為50000~200000D。
本發明提供的優點如下：（1）本發明提供了一種強度較高的可吸收的膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨，能夠勝任骨缺損的填充及部分部位替代的需求。（2）本發明添加了聚對二氧環己酮，使制備的膠原蛋白復合人工骨具有良好的韌性，且能夠按照不同的臨床需求制備不同形狀，滿足臨床差異化需求。（3）本發明的制備工藝簡單、成本投入低、周期短、無廢棄物產生，是一種經濟有效的合成方法。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發明作進一步說明：
實施案例1
（1）將10g I型膠原蛋白溶解于2%乙酸溶液中，配置成一定濃度的膠原蛋白溶液，按膠原蛋白與羥基磷灰石質量比1:1取10g羥基磷灰石置于膠原蛋白溶液，機械攪拌至混合均勻；
步驟二：將膠原蛋白-羥基磷灰石混合料漿置于模具中，先在-20℃下預凍12小時，然后在-50℃下冷凍干燥成型48小時，再將凍干成型的多孔材料粉碎得到共混粉末；
步驟三：將聚對二氧環己酮溶解于四氟乙酸配置成0.04g/mL溶液，按0.8g/ml將共混粉末加入至聚對二氧環己酮溶液中，通過機械攪拌得到均勻混合物；
步驟四：將步驟三的混合物置于模具中，先在-20℃下預凍12小時，然后在-50℃下冷凍干燥成型48小時，再將凍干物通過冷壓成型，即得膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨預產品；
步驟五：將膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨預產品置于純水中清洗至少3次，擠掉水分后置于生理鹽水中清洗一次，經冷凍干燥后得到膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨。
對實施案例1所制得的膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨進行力學性能檢測，經檢測，膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨抗壓強度為85MPa，彎曲強度為48MPa。
實施案例2
（1）將10g I型膠原蛋白溶解于2%乙酸溶液中，配置成一定濃度的膠原蛋白溶液，按膠原蛋白與羥基磷灰石質量比1:2取20g羥基磷灰石置于膠原蛋白溶液，機械攪拌至混合均勻；
步驟二：將膠原蛋白-羥基磷灰石混合料漿置于模具中，先在-20℃下預凍12小時，然后在-50℃下冷凍干燥成型48小時，再將凍干成型的多孔材料粉碎得到共混粉末；
步驟三：將聚對二氧環己酮溶解于四氟乙酸配置成0.04g/mL溶液，按0.8g/ml將共混粉末加入至聚對二氧環己酮溶液中，通過機械攪拌得到均勻混合物；
步驟四：將步驟三的混合物置于模具中，先在-20℃下預凍12小時，然后在-50℃下冷凍干燥成型48小時，再將凍干物通過冷壓成型，即得膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨預產品；
步驟五：將膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨預產品置于純水中清洗至少3次，擠掉水分后置于生理鹽水中清洗一次，經冷凍干燥后得到膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨。
實施案例3
（1）將10g I型膠原蛋白溶解于2%乙酸溶液中，配置成一定濃度的膠原蛋白溶液，按膠原蛋白與羥基磷灰石質量比1:1取10g羥基磷灰石置于膠原蛋白溶液，機械攪拌至混合均勻；
步驟二：將膠原蛋白-羥基磷灰石混合料漿置于模具中，先在-20℃下預凍12小時，然后在-50℃下冷凍干燥成型48小時，再將凍干成型的多孔材料粉碎得到共混粉末；
步驟三：將聚對二氧環己酮溶解于四氟乙酸配置成0.02g/mL溶液，按0.8g/ml將共混粉末加入至聚對二氧環己酮溶液中，通過機械攪拌得到均勻混合物；
步驟四：將步驟三的混合物置于模具中，先在-20℃下預凍12小時，然后在-50℃下冷凍干燥成型48小時，再將凍干物通過冷壓成型，即得膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨預產品；
步驟五：將膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨預產品置于純水中清洗至少3次，擠掉水分后置于生理鹽水中清洗一次，經冷凍干燥后得到膠原蛋白/羥基磷灰石復合人工骨。