[发明专利]通过机械合成制备机械结构化的珍珠质的方法、由此获得的机械结构化的珍珠质及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过机械合成制备机械结构化的珍珠质(nacre)的方法。本发明还涉及这种珍珠质的用途，特别是作为涂层施加于植入物、金属假体或骨填充件。

背景技术

珍珠质是一种由特定的软体动物在其整个生命中分泌的有机矿物复合物。它主要是由非常纯净的文石形式的结晶碳酸钙组成，所述纯净的文石位于被有机质层分开的叠加层中。这些矿物质和有机组成部分的组合显示了其成分的复杂性。

为了更好地理解珍珠质如此特别的原因，在专利WO9952940中已指出双壳类海洋软体动物的外壳和内壳的某些生物分子。为此目的，由巨砗磲和大珠母贝的外壳和内壳制备粉末，这是通过切出尺寸为几cm²的壳碎片随后在行星式磨机中以两个3分钟阶段进行研磨得到的。所获得的粉末的粒度在300至500微米之间。随后通过低温水解、超离心法和切向超滤来提取珍珠质中的有效成分或海洋生物聚合物。虽然这种提取方法不能确保所有的成分都能被有效地保留，但人们已经鉴别出结构类型是由细胞外基质构成的蛋白质，如人体必需的氨基酸，I、II、III型胶原蛋白(非常富含有机物的纤维糖蛋白)，弹性蛋白，粘多醣(glycosaminoglycanes)和蛋白多糖(proteoglycanes)。人们还发现亲因子和生长因子出现的证据，如BMP，TGF-β和IGFII、细胞因子、脂质和己糖(细胞新陈代谢必不可少的C6还原糖)、黑色素化合物和类胡萝卜素以及矿物元素和金属元素，它们是自由的或与特定的生物分子相结合的，以形成金属蛋白、金属酶、卟啉(porphyrinic)和非卟啉染色体蛋白，从而构成有机基质的构成要素的2/3。

大量对临床观察的研究和记录不仅显示出海洋生物聚合物具有优良的生物相容性，而且在他们已经被使用的适应症中也显示出其药理特性。因此，在体内和体外，珍珠质的皮肤再生的能力以及海绵状骨骼和紧凑型骨骼的再生能力已得到证实。其具体成分和特定结构赋予紧凑珍珠质其组织相容性和非生物降解的特点，而且还有可与天然的牙、人骨和最耐用的陶瓷相比拟的不变的机械性能。因此，珍珠质的理化成分使其成为最合适以紧凑的形式用于骨内植入的生物材料，如在专利FR2647334中所描述的，提出了珍珠质在骨替代件和牙根髓牙齿部分上的使用，还提出了以粉末的形式用于其他应用，如对皮肤和肌肉物质的损失的愈合以及在填充骨物质损失方面的应用。

然而，来自这些软体动物的以紧凑的形式用作骨内植入物、接骨板和螺钉或骨替代件的珍珠质，由于其仅具有非联通孔的表面的低孔隙度(科学院出版社，临床资料【Académie des Sciences publications，Clinical Material】)，仅允许有限地释放用于骨生成的骨诱导有效成分。

因此，需要对珍珠质的特性进行改进或优化，或者还需要为其赋予新的特性以实现新的用途。

来自双壳类，如大珠母贝或其他珠母和巨砗磲的壳的文石珍珠质具有可以与天然纳米复合材料相媲美的结晶微结构。事实上，珍珠质的基本成分是源自生物的有机矿物的和文石晶体，这种晶体通过由特定细胞的糖蛋白合成产生的有机物质而与其他生物晶体相关或关联。这些生物晶体被纳米结构的有机物质包围和分离，这些纳米结构的有机物质根据它们是晶间的或层间的而由尺寸为10到100纳米范围的原纤维构成。

考虑到包含在前面所提到的软体动物的珍珠质中的生物聚合物的内在属性，游离的或是与蛋白质分子(如金属蛋白，金属酶和金属卟啉)相结合的矿物质以及以上所有的金属的存在，发明人设想到为了优化珍珠质的属性，通过机械合成将它转化成机械结构化的珍珠质颗粒。

因此，他们发现可以通过机械合成的方法获得机械结构化的珍珠质。

发明内容

因此，本发明涉及一种通过机械合成制备机械结构化的珍珠质的方法。本发明还涉及这种机械结构化的珍珠质在医药、兽医或化妆品领域以及特别地在假骨或假牙的设计方面的用途。

最重要的限定纳米颗粒特性的属性是它们的尺寸。实际上，具有纳米等级颗粒尺寸的材料具有表现为与极小的尺寸有关的特殊理化特性的特征。因此，当颗粒的尺寸接近一纳米时，材料的特性可以发生改变和/或更为突出，例如，它们的化学反应表面更大以及纳米颗粒的小尺寸使其更容易跨越生物屏障。如果合适的话，可以增加药理作用。因此，这些颗粒可以在细胞内作用，穿过细胞骨架和细胞器上面的质膜。

通过这种方式，可以增强包含纳米颗粒的物质的药理学特性、生物特性和生化特性。