一種新型phbv改性誘導型骨修復支架材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于醫療技術領域，涉及一系列聚羥基丁酸酯共羥基戊酸酯（PHBV)改性誘 導型骨修復支架材料，通過材料的構建、物理加工以及中藥單體淫羊藿苷的化學改性等方 法制成。
【背景技術】
[0002] 骨損傷是臨床上常見的疾病，骨是一種天然的具有復雜分級結構的無機物與有機 物的復合材料。戰爭、交通事故、工傷、運動創傷、疾病和自然災害等原因造成的骨折、骨缺 損和骨缺失傷患人數全世界每年達幾百萬，損傷的骨可用內源骨或外源骨修復。內源骨易 被患者接受，修復效果較好，但其數量十分有限，而且需要二次手術，有可能帶來別的損傷； 而采用外源骨雖然取材簡便，但修復效果遠不如內源骨，目前外源骨修復手段存在免疫排 斥反應，難降解，可能帶有潛在的病原體和其他副反應等。所以臨床上越來越廣泛地采用人 工制備的材料作為骨修復材料。
[0003] 研宄表明，骨修復材料本身必須具備：足夠的力學強度、與骨長入相匹配的材料降 解速度、良好的生物相容性以及一定的組織誘導能力。
[0004] 骨修復材料是一類可對機體組織進行修復、替代與再生，具有特殊功能作用的材 料。該類材料在臨床的應用，為傷(患)者恢復正常的生理功能提供了可能，同時也可避免采 用內源骨或外源骨所帶來的問題。
[0005] 鑒于傳統的骨組織生物材料的缺點，具有"主動修復功能"和"可調控生物響應"特 性的第三代生物活性材料成為當前的研宄熱點和未來的發展方向。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于克服現有骨修復材料的缺點與不足，提供一系列具備適當力學 性能又能有效誘導骨形成，從而實現對骨缺損有效快速修復的骨組織工程支架材料。
[0007] 為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種新型PHBV改性誘導型骨修復 支架材料，其特征在于，該骨修復支架材料按以下步驟制得： 步驟1 :將氨基乙酸溶于碳酸氫鈉溶液中，攪拌，得第一溶液；將二碳酸二叔丁酯完全 溶解于二氧六環中，冷卻后形成第二溶液； 步驟2 :冰水浴中、在攪拌的條件下將第二溶液滴入第一溶液，滴加完畢后，室溫下繼 續攪拌反應20~24h ; 然后，用0.0 lM鹽酸溶液調節反應后液的pH值至中性，除去溶劑，殘留固體用二氯甲烷 溶解，過濾，將濾液滴至冷乙醚中，析出固體，抽濾收集不溶物，用乙醚洗滌，真空干燥，得二 碳酸叔丁氧羰基-甘氨酸； 步驟3:以二環己基碳二亞胺為脫水劑，以4-二甲氨基吡啶為催化劑，按質量比I : 1 將淫羊藿苷和二碳酸叔丁氧羰基-甘氨酸進行縮合反應，得到淫羊藿苷-甘氨酸-二碳酸 叔丁氧羰基； 步驟4 :將三氟乙酸與二氯甲烷混合成混合溶液，將該混合溶液加入淫羊藿苷-甘氨 酸-二碳酸叔丁氧羰基中，室溫下攪拌，反應停止，旋轉蒸發后；將剩余物質完全溶解于乙 酸乙酯中，洗滌至PH值為8~9 ;除去溶劑，獲得氨基化淫羊藿苷； 步驟5:通過縮合反應，將氨基化淫羊藿苷中的氨基與殼聚糖上羧甲基的羧基連接起 來，得到氨基化淫羊藿苷-PHBV ; 步驟6 :按質量百分比，將80%的氨基化淫羊藿苷-PHBV倒入20%的殼聚糖溶液中，攪 拌均勻后，擠壓注入環形不銹鋼模具中，置于液氮中冷凍10~20min，迅速取出，放入溫度 為4°C的涼水中5~10s，脫模，干燥，制得新型PHBV改性誘導型骨修復支架材料。
[0008] 本發明具有組織誘導性功能的骨修復支架材料是一種復合淫羊藿苷藥物的PHBV 和殼聚糖復合支架材料，具有如下優點： 1) 淫羊藿苷與材料共價結合的制備工藝達到設計要求，實現了藥物的緩釋作用，及藥 物對組織誘導的持續作用； 2) 材料具有良好的生物力學強度能起到支撐骨生長的作用； 3) 淫羊藿苷與材料共價結合的緩釋的作用促進干細胞向成骨細胞定向分化，加速骨生 長和功能恢復； 4) 具有良好的降解性和生物相容性，符合組織工程支架材料的要求； 5) 能有效修復骨缺損。
【附圖說明】
[0009] 圖1是淫羊藿苷氨基改性前后的紅外對比圖。
[0010] 圖2是淫羊藿苷與PHBV材料結合及氨基改性的紅外對比圖。
[0011] 圖3是淫羊藿苷氨基改性前的粒徑圖。
[0012] 圖4是淫羊藿苷氨基改性后的粒徑圖。
[0013] 圖5是淫羊藿苷氨基改性前后的X射線衍射（XRD)對比圖。
[0014] 圖6是淫羊藿苷氨基改性前后的差熱-熱重分析（TG/DTA)對比圖。
[0015] 圖7是本發明骨修復支架材料的橫截面掃描電鏡圖。
[0016] 圖8是本發明骨修復支架材料形貌的掃描電鏡圖。
[0017] 圖9是本發明骨修復支架材料表面細胞生長的掃描電鏡圖。
[0018] 圖10是淫羊藿苷-PHBV骨修復支架材料進行動物實驗1月時的組織學染色（HE染 色）光學顯微鏡圖。
[0019] 圖11是本發明氨基化淫羊藿苷-PHBV骨修復支架材料進行動物實驗1月時的組 織學染色（HE染色）光學顯微鏡圖。
[0020] 圖12是淫羊藿苷-PHBV骨修復支架材料進行動物實驗3月時的組織學染色（HE染 色）光學顯微鏡圖。
[0021] 圖13是本發明氨基化淫羊藿苷-PHBV骨修復支架材料進行動物實驗3月時的組 織學染色（HE染色）光學顯微鏡圖。
[0022] 圖14是淫羊藿苷-PHBV骨修復支架材料進行動物實驗6月時的組織學染色（HE染 色）光學顯微鏡圖。
[0023] 圖15是本發明氨基化淫羊藿苷-PHBV骨修復支架材料進行動物實驗6月時的組 織學染色（HE染色）光學顯微鏡圖。
[0024] 圖16是淫羊藿苷-PHBV支架材料動物實驗的6月時組織學染色（Masson染色)光 學顯微鏡圖。
[0025] 圖17是本發明氨基化淫羊藿苷-PHBV支架材料動物實驗6月時的組織學染色 (Masson染色）光學顯微鏡圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0027] 本發明提供了一種具有組織誘導性功能的PHBV骨修復支架材料，以復合淫羊藿 苷藥物的PHBV殼聚糖復合材料作為骨修復支架材料，具有組織誘導性，用于骨缺損修復， 可有效提高骨損傷修復及其功能恢復，降低致殘率。
[0028] 該骨修復支架材料具體按以下步驟制得： 步驟1 :將2mmol氨基乙酸溶于20mL質量百分比濃度為1. 68%的NaHCO3溶液中，室溫 攪拌1~2h，得第一溶液；將0. 45g二碳酸二叔丁酯（Boc)完全溶解于二氧六環中，冷卻后 形成第二溶液； 步驟2 :冰水浴中、在攪拌的條件下將2mmol第二溶液2 mL緩慢滴入第一溶液，滴加完 畢后，室溫下繼續攪拌反應20~24h ;反應式為：
【主權項】
1. 一種新型PHBV改性誘導型骨修復支架材料，其特征在于，該骨修復支架材料按以下 步驟制得： 步驟1 :將氨基乙酸溶于碳酸氫鈉溶液中，攪拌，得第一溶液；將二碳酸二叔丁酯完全 溶解于二氧六環中，冷卻后形成第二溶液； 步驟2 :冰水浴中、在攪拌的條件下將第二溶液滴入第一溶液，滴加完畢后，室溫下繼 續攪拌反應20~24h; 然后，用0.OlM鹽酸溶液調節反應后液的pH值至中性，除去溶劑，殘留固體用二氯甲烷 溶解，過濾，將濾液滴至冷乙醚中，析出固體，抽濾收集不溶物，用乙醚洗滌，真空干燥，得二 碳酸叔丁氧羰基-甘氨酸； 步驟3:以二環己基碳二亞胺為脫水劑，以4-二甲氨基吡啶為催化劑，按質量比I: 1 將淫羊藿苷和二碳酸叔丁氧羰基-甘氨酸進行縮合反應，得到淫羊藿苷-甘氨酸-二碳酸 叔丁氧羰基； 步驟4 :將三氟乙酸與二氯甲烷混合成混合溶液，將該混合溶液加入淫羊藿苷-甘氨 酸-二碳酸叔丁氧羰基中，室溫下攪拌，反應停止，旋轉蒸發后；將剩余物質完全溶解于乙 酸乙酯中，洗滌至PH值為8~9 ;除去溶劑，獲得氨基化淫羊藿苷； 步驟5:通過縮合反應，將氨基化淫羊藿苷中的氨基與殼聚糖上羧甲基的羧基連接起 來，得到氨基化淫羊藿苷-PHBV; 步驟6 :按質量百分比，將80%的氨基化淫羊藿苷-PHBV倒入20%的殼聚糖溶液中，攪 拌均勻后，擠壓注入環形不銹鋼模具中，置于液氮中冷凍10~20min，迅速取出，放入溫度 為4°C的涼水中5~10s，脫模，干燥，制得新型PHBV改性誘導型骨修復支架材料。
2. 根據權利要求1所述的新型PHBV改性誘導型骨修復支架材料，其特征在于，所述步 驟1中，將2mmol氨基乙酸溶于20mL質量百分比濃度為1. 68%的NaHCO3溶液中，得第一溶 液；將0. 45g二碳酸二叔丁酯完全溶解于二氧六環中，冷卻后形成第二溶液。
3. 根據權利要求1所述的新型PHBV改性誘導型骨修復支架材料，其特征在于，所述步 驟3中，二碳酸叔丁氧羰基-甘氨酸稍過量。
4. 根據權利要求1所述的新型PHBV改性誘導型骨修復支架材料，其特征在于，所述步 驟4中，將9mL三氟乙酸與IOmL二氯甲烷混合成混合溶液，然后將該混合溶液加入到5g淫 羊藿苷-甘氨酸-二碳酸叔丁氧羰基中。
5. 根據權利要求1所述的新型PHBV改性誘導型骨修復支架材料，其特征在于，所述步 驟4中，用質量百分比濃度為5%的NaCO3溶液洗滌至pH值為8~9。
6. 根據權利要求1所述的新型PHBV改性誘導型骨修復支架材料，其特征在于，步驟6 中所用不銹鋼模具的長度10~12cm、內徑1~I. 2mm、外徑4~4. 2mm。
【專利摘要】一種新型PHBV改性誘導型骨修復支架材料，其制備：氨基乙酸溶于碳酸氫鈉溶液，得第一溶液；二碳酸二叔丁酯溶于二氧六環，得第二溶液；第二溶液滴入第一溶液；調pH值至中性，溶解固體，濾液滴入冷乙醚，洗滌干燥不溶物，得二碳酸叔丁氧羰基-甘氨酸；縮合淫羊藿苷和二碳酸叔丁氧羰基-甘氨酸，產物中加入三氟乙酸與二氯甲烷的混合液，反應停止，蒸發；乙酸乙酯溶解剩余物質；除溶劑，得氨基化淫羊藿苷；縮合反應；氨基化淫羊藿苷-PHBV倒入殼聚糖溶液，注入環形模具，液氮冷凍，脫模干燥，制得新型PHBV改性誘導型骨修復支架材料。該骨修復支架材料促進干細胞向成骨細胞定向分化，加速骨生長和功能恢復，能有效修復骨缺損。
【IPC分類】A61L27-18, A61L27-54, A61L27-58
【公開號】CN104841010
【申請號】CN201510177683
【發明人】趙紅斌, 李志宏, 李 根, 甄平, 秦文, 唐俊杰, 王九娜, 趙玲
【申請人】趙紅斌
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月15日