[发明专利]一种引导骨组织再生修复的可降解多孔支架材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物工程材料及其制备方法，尤其涉及一种骨组织修复再生的可降解材 料，属于生物工程材料技术领域。

背景技术

当今，骨支架发展的方向是研究具有三维多孔状，有一定的机械强度能支撑生理压力，按 可控制的速度进行降解，且具有良好的生物相容性的骨支架材料。

人的自然骨是由羟基磷灰石(HAP)与胶原(Col)组成的。所以国内外对胶原、羟基磷 灰石及两者的复合用于骨支架进行了大量的研究。证明胶原、羟基磷灰石及两者的复合骨支 架具有良好的生物相容性及骨传导性，是良好的骨修复材料。现在国内外对于骨支架的研究 主要集中在羟基磷灰石及胶原的复合支架，如日本的Masanori Kikuchi等人，以及国内清华 大学的崔福斋教授，四川大学的张兴栋教授，都制作出了胶原/羟基磷灰石复合骨支架。但胶 原存在降解太快的问题，于是有了对胶原进行交联改性，提高了胶原的降解性能，但仍存在 着脆性较大的问题。而且这些支架都是采用压实的办法成型，没有形成多孔的形态，不利于 细胞的粘附与增殖。

魔芋葡甘聚糖(简称KGM)是魔芋块茎中所含的储备性多糖，可食用。一般认为由β-D-葡 萄糖和β-D-甘露糖以2∶3的摩尔比，主要通过β-1，4糖苷键连接起来的高分子多糖。在 甘露糖C-3位上还存在短支链结构，C-6位上存在乙酰基团(约每19个糖残基上存在一个乙 酰基)，这些乙酰基的存在控制着分子水溶性的大小。其分子式与纤维素和壳聚糖分子式相似。 天然的魔芋葡甘聚糖易溶于水，不溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂。魔芋葡甘聚糖 有良好的成型性能。在碱性条件下，pH达9～10以上，加热，能形成凝胶。该凝胶对热稳定， 即使在100℃下重复加热，其凝胶强度变化不大，甚至在加热到200℃以上时，也仍然保持稳 定。因此，这种凝胶称为热稳定或热不可逆凝胶。目前以葡甘聚糖为基载体已有广泛的应用， 而且以葡甘聚糖为基的细胞播植支架材料已经取得了一些进展。刘学旭、王碧等进行了胶原/ 葡甘聚糖/硫酸软骨素复合膜对全层皮肤损伤修复的研究，结果表明这种复合物生物相容性良 好、有促进皮肤结构再生的能力且无明显的免疫排斥反应。所以利用魔芋葡甘聚糖良好的成 型性能、胶原与羟基磷灰石良好的骨传导性能制备复合骨支架材料，有望成为一种新型的性 能良好的骨修复材料。

发明内容

本发明的目的是以可降解的生物材料魔芋葡甘聚糖、羟基磷灰石/胶原蛋白或磷酸钙/胶原 蛋白复合粉或是羟基磷灰石或磷酸钙为主要原料，将魔芋葡甘聚糖粉与羟基磷灰石/胶原蛋白 或磷酸钙/胶原蛋白复合粉或是羟基磷灰石或磷酸钙加入碱性凝胶剂水溶液中，经充分加热后 形成凝胶，然后经冷冻干燥制备出可降解多孔支架材料。该材料含有以下成分：

魔芋葡甘聚糖(KGM)，羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙粉 末，或羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷酸氢钙或磷酸二氢钙与胶原蛋白的复合粉， 支架的各组分所占比例为：[KGM]∶[Ca_lH_m(PO₄)_n(OH)_o]∶[Col]＝(0.1wt％～25wt％)∶(2.5wt％～ 20wt％)∶(0wt％～5wt％)，Ca_lH_m(PO₄)_n(OH)_o代表羟基磷灰石、缺钙羟基磷灰石、磷酸钙、磷 酸氢钙和磷酸二氢钙粉末，其中l＝1～9，m＝0～4，n＝1～6，o＝0～1。所述的胶原蛋白为I型胶原 蛋白(Col)，其肽链由甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、酸性氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰 胺)、碱性氨基酸(赖氨酸、精氨酸、组氨酸)及其他氨基酸组成，然后每三条肽链螺旋形成 螺旋结构。

魔芋葡甘聚糖的分子式为：