[发明专利]用于骨修复的纳米晶磷酸钙胶原基复合材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于骨修复的纳米晶磷酸钙胶原基复合材料的制备方法，属生物工程技术领域。

骨修复材料的研制开发一直是生物医学工程领域大批科学工作者努力的方向。现在手术中实际使用的骨修复材料效果最好的是自体骨和异体骨。但是自体骨数量有限，而异体骨又有免疫排斥和感染疾病的危险。人们已经开发了由金属、陶瓷、高分子以及其复合材料制成的多种骨修复材料。但是这些材料各有不足，没有那一种能在临床中与自体骨或异体骨比美。考虑到自体骨和异体骨的生物学优势主要在于它们的成分和结构与天然骨完全相同，骨组织工程的原理认为一个具有和天然骨相似的组成和微观结构的材料将会具有优异的生物学性能。

天然骨是一个具有精密分级结构的复杂生物矿化系统。胶原和钙磷盐是骨中存在的主要物质。骨中的钙磷盐主要是形状不规则的片状纳米晶，这些晶体的c轴大致平行。晶体宽度大约30-45nm，厚度4-6nm。临近的片晶构成钙磷盐晶体层，在空间上与胶原层交替排列，片层间距在纳米数量级，周期为10nm左右。除了钙磷盐晶体外排列高度有序的胶原作为一种细胞外基质对细胞活动也有重要影响。

发明内容：

本发明的目的是提出一种用于骨修复的纳米晶磷酸钙胶原基复合材料的制备方法，制备由纳米相的钙磷盐和胶原分子自组装而成的纳米晶磷酸钙胶原基复合材料。该材料产物在纳米尺度上具有重复片层结构，周期为10-15nm，由胶原层和钙磷盐层交替排列而成。这种材料从成分和结构上仿天然骨，因此得到的材料将具有很好的生物相容性和很高的生物活性。将这种材料与其它框架材料相结合，可用于制备有优异的生物性能与力学性能的骨修复材料。

本发明提出的一种用于骨修复的纳米晶磷酸钙胶原基复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括下列各步骤：

(1)在酸溶的胶原溶液中缓慢滴加含有PO₄^3-的溶液，使每克胶原中含有0.01～0.1mol PO₄^3-，滴加的同时搅拌，这里酸可以是盐酸、硝酸、乙酸等，胶原溶液的浓度为5.0×10^-5～5.0×10^-3g/ml；

(2)在上述第一步制备的溶液中边搅拌边缓慢滴加含Ca²⁺的水溶液，加入的Ca²⁺量与第一步中加入的P的摩尔比为Ca∶P＝1～2∶1；

(3)在上述第二步的溶液中边搅拌边缓慢滴加NaOH溶液，使pH值为6～8，在PH值为5～6时开始出现沉淀，pH值为7时出现白色悬浊液；

(4)将上述溶液静置1～5天，除去上清，离心分离出沉淀，用去离子水反复清洗三次后，放入冻干机内冰冻干燥，随后研磨制得的干粉，即为骨修复材料。

利用本发明的方法制备的用于骨修复的纳米晶磷酸钙胶原基复合材料，不但在无机和有机成分上与天然骨相似，而且结构上也具有一定程度的仿骨性。其钙磷盐晶体尺寸在纳米量级，与有机成分胶原的结合紧密，排列有一定规律。其生物相容性，生物活性很好可以用作骨填充材料，与其它框架材料结合则有望用于制备生物性能优异的骨替代材料。

本发明所用的胶原为益而康公司的I型胶原凝胶(浓度：固含量1％，所含胶原为纯化的牛皮胶原)，CELLON公司购买的液态I型胶原(浓度：0.3％溶液PH值由HCl调整所含胶原为纯化的牛皮胶原)，天津第二附属医院的I型胶原凝胶(浓度：固含量1％，所含胶原为纯化的牛跟腱胶原)；所用的含PO₄^3-的溶液为Na2HPO₄、H₃PO₄或(NH₄)₂HPO₄的水溶液；所用的含Ca²⁺的溶液为CaCl₂·6H₂O、Ca(NO₃)₂或CaCl₂·2H₂O的水溶液。

具体实施方式：

下面介绍本发明的实施例：

实施例1：

所用材料为从益而康公司购买的I型胶原凝胶(浓度：固含量1％，所含胶原为纯化的牛皮胶原)、分析纯CaCl₂·6H₂O、分析纯Na₂HPO₄。