[發明專利]一種新型摻鍶γ-聚谷氨酸/磷酸三鈣復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310724215.3
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103751846A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 疏秀林;施慶珊;謝小保;陳儀本
• 申請（專利權）人: 廣東省微生物研究所
• 主分類號: A61L27/42
• 分類號: A61L27/42;A61L27/54
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星

技術領域：

本發明屬于生物醫學領域，具體涉及一種新型摻鍶γ-聚谷氨酸/磷酸三鈣復合材料及其制備方法。

背景技術

磷酸三鈣（TCP）是近年來發展起來的一種人工骨移植材料，它主要由鈣、磷離子構成，化學式為Ca₃(PO₄)₂，與骨中的無機成分相似，包括高溫型的α相和低溫型的β相兩種。TCP作為骨修復材料已經有三十多年的研究歷史。但磷酸三鈣單獨作為骨修復材料使用時，又存在種種缺陷，使其在臨床上的應用受到了限制。磷酸三鈣主要不足有：（1）具有韌性差、脆性大、抗折強度低，不能承重，只能用于不承重的骨缺損；（2）缺乏誘導活性，材料植入骨缺損區后只能靠骨傳導作用使骨組織生長，骨生長量少，需時長，骨長入深度有限，不適合修復長段骨的缺損；（3）降解速度難以控制，不能與新生骨生長速度相匹配。

γ-聚谷氨酸（Polyγ-glμtamicacid，γ-PGA）是一種可由微生物大量生物合成的氨基酸聚合物，它由D-型或L-型谷氨酸通過γ-酰胺鍵連接而成，通常它由5,000個左右谷氨酸單體組成，相對分子質量一般在10萬～100萬。作為一種水溶性、生物可降解性、無毒、生物適應性的高分子聚合物，γ-聚谷氨酸具有增稠、乳化、凝膠、成膜、保濕和粘結等功能，可以與其他材料聚合形成新型復合材料，在生物醫學領域中，可以作為藥物載體、止血劑、生物性粘著劑、組織修復，具有很大的應用前景。

鍶(strontinm,Sr)人體內的一種必需的微量元素，在骨中的含量約占骨重量的0.01%。國外近年來的研究發現鍶在骨中能促進骨的形成，增強骨的強度。試驗研究證實鍶鹽具有抗骨吸收和增加骨形成的作用，鍶鹽可以抑制破骨細胞的活性，促進成骨細胞的活性，促進骨鹽的沉積；其與羥基磷灰石和磷酸三鈣等復合后，其機械強度、溶解性及誘導成骨能力等特性明顯得到改善；鍶鹽口服有治療骨質疏松癥的作用。

發明內容：

本發明的目的是提供一種生物相容性好，有效強度高，降解速率可控的新型摻鍶γ-聚谷氨酸/磷酸三鈣復合材料及其制備方法，該制備方法具有工藝簡單等特點。

本發明研究將生物高分子γ-聚谷氨酸和微量元素鍶引入到磷酸三鈣中，通過在磷酸三鈣原位聚合過程中摻入γ-聚谷氨酸和鍶，制備出摻鍶γ-聚谷氨酸/磷酸三鈣復合材料，不僅能增強磷酸三鈣的力學強度和控制降解速率，而且在摻鍶γ-聚谷氨酸/磷酸三鈣復合材料降解時，能在缺損部位的骨修復過程中逐步釋放并提供成骨必需的元素鈣、磷，同時產生游離的鍶離子，鍶離子以離子交換的形式與骨骼結合，可以增強骨骼礦物密度，同時具有促進成骨細胞生長和抑制破骨細胞形成的作用，可以促進骨骼的生長。

本發明的新型摻鍶γ-聚谷氨酸/磷酸三鈣復合材料是通過以下方法制備的：

（a）用可溶性鈣鹽配制鈣離子濃度為0.3mol/L～60mol/L的鈣離子溶液；用可溶性磷酸鹽，按照Ca:P=3:2的摩爾比配制與鈣離子溶液相對應濃度的磷離子溶液；用可溶性鍶鹽配制濃度為0.1mol/L～0.5mol/L的鍶離子溶液；

（b）將鈣離子溶液和鍶離子溶液等體積混合，然后將質量分數為2%～6%的γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸衍生物溶液，按γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸衍生物溶液中的羧基與鈣離子的摩爾比為10～2:1的比例將γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸衍生物溶液加入到鈣離子溶液和鍶離子溶液混合的溶液中，50℃～80℃攪拌反應2～5小時，得到反應液；

（c）在步驟（b）所得的反應液中，逐滴加入與步驟（b）鈣離子溶液同體積的磷離子溶液，邊加邊攪拌，攪拌速率為3000～4500r/min，攪拌溫度控制在50～80℃，反應pH值控制為9～11，反應5～10小時后，再經陳化形成固體材料，去離子水洗滌除去固體材料上未反應的鈣磷離子；

（d）用去離子水溶脹步驟（c）所得的洗滌后的固體材料，爾后流延成膜，再經真空冷凍干燥即得到新型摻鍶γ-聚谷氨酸/磷酸三鈣復合材料。

所述的步驟（a）的可溶性鈣鹽可以為氯化鈣或四水硝酸鈣；所述的可溶性磷酸鹽為磷酸氫二鉀、磷酸氫二鈉、磷酸氫二銨、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉或磷酸二氫銨；所述的可溶性鍶鹽為硝酸鍶或六水氯化鍶。

所述的γ-聚谷氨酸是按照專利公開號為：CN1932007A，發明名稱為：γ-聚谷氨酸產生菌及利用該菌株制備γ-聚谷氨酸的方法制備獲得。所述的步驟（b）中的γ-聚谷氨酸衍生物為γ-聚谷氨酸甲酯，γ-聚谷氨酸乙酯，γ-聚谷氨酸芐酯，或γ-聚谷氨酸多糖衍生物。