[發明專利]明膠/納米骨磷灰石的多孔骨修復框架材料及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201110309487.8
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN103041452A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 郭燕川;馬銘;張兵;史京京;王穎
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: A61L27/56
• 分類號: A61L27/56;A61L27/54;A61L27/46;A61L27/24;A61L27/12
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于生物醫用材料領域，特別涉及一種經由生物礦化原理制備得到的明膠/納米骨磷灰石的多孔骨修復框架材料，以及該多孔骨修復框架材料的制備方法與應用。

背景技術

自然骨是鈣磷鹽經過非膠原大分子的誘導成核，并經膠原大分子規范生長而成的具有精密分級結構的復雜生物礦化系統。非膠原大分子是由十八種氨基酸組合排列而成的蛋白質大分子，其分子鏈上具有有利于鈣磷鹽成核位點，可以有效降低鈣磷離子從溶液中沉淀的界面能。膠原大分子也是由十八種氨基酸組合排列而成的蛋白質大分子，但是膠原大分子由兩條α1和一條α2鏈左旋而成，其分子鏈上的羧基和氨基基團大多參與了膠原纖維分子內的化學鍵和，只有少數的基團暴露在外，成為規范鈣磷鹽生長的基點。

明膠是膠原降解的產物，它不僅保持了膠原作為生物材料所特有的一些優點。與膠原相比，明膠無抗原性，植入體內無免疫排斥反應；而且價格便宜，易溶于水，容易處理；明膠的結構單元為甘氨酸-脯氨酸和羥脯氨酸與賴氨酸(Gly-Pro-Hyp-Hyl)，是柔性兩性電解質，有利于細胞粘連。所以利用明膠作為鈣磷鹽成核與生長的模板，模擬生物礦化體系，制備化學成份與自然骨類似的骨修復復合材料也是必然選擇。

中國專利(申請號200810052418.1)公開了一種納米片狀羥基磷灰石與明膠復合材料和制備方法。該材料的羥基磷灰石含量高達33％以上，并且具有片層狀結構，層間距為5.8～6.3nm，使羥基磷灰石和明膠二者達到納米尺度上的復合。但是該材料還不是鈣磷鹽與明膠的分子程度上的復合。

中國專利(申請號200410003454.0)公開了一種生物礦化絲蛋白/高分子復合多孔框架材料及其制備方法。該方法首先經由生物礦化原理獲得絲蛋白與鈣磷鹽的沉淀物，然后將該沉淀物進一步與生物相容性較好的高分子復合，得到的多孔框架材料具有良好的生物相容性和生物降解性，能夠用于臨床修復。但是該制備方法還是比較繁瑣，溶解高分子時會用到一些有毒的有機試劑。

韓國的Hae-Won?Kim等人利用生物礦化原理合成了明膠和納米羥基磷灰石復合的多孔材料(Kim?H-W，Knowles?JC，Kim?H-E.Porous?scaffolds?of?gelatin-hydroxyapatite?nanocomposites?obtained?by?biomimetic?approach：Characterization?and?antibiotic?drug?release.Journal?of?Biomedical?Materials?Research?Part?B：Applied?Biomaterials?2005；74B(2)：686-698.)。該多孔材料中的納米羥基磷灰石的比例最高占到了30wt％，孔隙率達到89～92％，孔徑大小在0.5～1μm和300～500μm。作者利用該多孔材料包覆了抗菌藥物四環素，研究了四環素在該材料中的釋放效率，結果表明四環素釋放速率可控。但是作者只研究了Ca/P為1.667的鈣磷鹽與明膠的復合材料。

本發明利用生物礦化原理，直接在明膠溶液中制備出多種鈣磷鹽與明膠分子分散均勻的多孔骨修復框架材料。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種成本低的可用于骨修復的明膠/納米骨磷灰石的多孔骨修復框架材料；本發明使得納米骨磷灰石和明膠二者達到分子尺度上的復合，達到模擬天然骨組織結構的多孔框架材料。

本發明的目的之二在于提供一種制備工藝簡單，可適合規模化生產的經由生物礦化原理進行制備明膠/納米骨磷灰石的多孔骨修復框架材料的方法。

本發明的目的之三在于提供明膠/納米骨磷灰石的多孔骨修復框架材料的應用。

本發明的可用于骨修復的明膠/納米骨磷灰石的多孔骨修復框架材料，是利用生物礦化原理直接從水溶液中制備明膠與納米骨磷灰石的多孔復合材料，該多孔復合材料與自然骨有類似的化學組成；其中，納米骨磷灰石的Ca/P的摩爾比值為1～2.2，納米骨磷灰石與明膠的質量含量比為1.2∶1～1∶33。

所述的多孔骨修復框架材料中可進一步含有消炎藥物、鹿茸多肽或骨生長誘導因子中的一種。

所述的多孔骨修復框架材料的孔隙率為35％～90％；所述的多孔骨修復框架材料的孔徑為30～500μm。

所述的明膠是交聯的明膠或未交聯的明膠。

所述的交聯的明膠或未交聯的明膠選自交聯的或未交聯的骨膠、交聯的或未交聯的皮膠、交聯的或未交聯的魚膠中的一種或幾種。