[发明专利]纳米孔状羟基磷酸钙/水凝胶材料

说明书

技术领域

本发明属于生物医药领域，具体涉及一种用作骨头或牙齿的修复及植入材料的羟基磷酸钙/水凝胶材料。

背景技术

据有关资料统计，我国人口龋齿发病率为37％，平均每人有龋齿2.47颗，用来修补龋齿的充填材料需求量很大，预计年需求量在1吨左右。但是，目前使用的齿科填充材料均不能促进牙组织的快速修复。

对于掉落的龋齿，通常是安装人工牙根。人工牙根又称牙种植体，是通过外科手术将其植入人体缺牙部位的颌骨内，愈合后在其上部修复假牙的装置。牙种植体按其材料不同，大体上可分为五种类型，即(1)金属与合金材料类：包括金、316L不锈钢(铁-铬-镍合金)、铸造钴铬钼合金、钛及其合金等。(2)陶瓷材料类：包括生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷、生物降解性陶瓷等。(3)碳素材料类：包括玻璃碳、低温各向同性碳等。(4)高分子材料类：包括丙烯酸酯类、聚四氟乙烯类、聚砜等。(5)复合材料类，即上述两种或两种以上材料的复合，如金属表面喷涂陶瓷等。目前牙种植体常用的材料金属类主要是纯钛及钛合金，钛金属比重轻，强度高，无磁性，收缩性小，化学性质稳定，具有极佳的耐腐蚀性和与周围的生物组织的相容性。虽然钛合金具有较好的生物相容性，但植入体与牙骨间没有形成很强的结合界面。

另外，在外科手术中，骨的修复与再生是一个普遍的问题，为了获得理想的骨组织替代材料，人们进行了很多研究，通常是采用羟基磷酸钙与胶原蛋白、明胶、壳聚糖等天然高聚物或聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等人工合成高聚物来制备复合材料。

但是这些复合材料都还有不足之处，制备与天然骨结构相似的材料，提高其生物相容性是骨组织工程研究的重点。

我们的研究发现，生物体的矿物化是在多种因素的共同影响下协同完成的。拿骨矿物化为例，骨细胞在生长因子的指引下，在两种蛋白：(1)不溶于水的骨架蛋白(象胶原蛋白是人骨的骨架)；(2)水溶性蛋白(如，骨头内含有骨桥蛋白(osteopontin，OPN)，牙齿内含用磷蛋白(phosphophoryn))的共同控制下有序完成的。传统的理论观念则忽略了水溶性蛋白的作用。我们还发现水溶性蛋白不是全部均匀分布在矿物化液相中的，其中大部分与骨架蛋白相互作用而吸附在骨架蛋白上。被吸附的异相水溶性蛋白通过离子键吸附矿物化离子，象Ca/Mg离子等，从而有效地提高了局部粒子对碳酸钙/磷酸钙(Ca·CO3/Ca·P)的过饱和度，提高了钙离子、碳酸根离子及/或磷酸根离子的过饱和度。由于这是一个动力学控制的过程，大量的水分子也被卷入其中，从而形成液相矿物质前躯体。液相矿物质前躯体随后在骨架蛋白控制下逐步失水，通过经典的异相成核原理(epitaxy)转化成晶体。

发明内容

有鉴于此，本发明模仿生物矿物化过程，通过用水溶性蛋白对生物可降解组织支架进行本体与表面改性，并通过仿生矿物化过程(类似于人体牙齿与骨头形成的条件)矿物化支架，提供一种纳米孔状羟基磷酸钙/水凝胶材料，该材料是在宏观形态与微观结构方面都与人体自身材料高度相近或一致的骨科与牙科材料，这些材料可用与植牙、植骨材料，支架材料以及活性填充材料。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供的纳米孔状羟基磷酸钙/水凝胶材料，它的特点是，用多肽对所述水凝胶表面进行改性，并通过仿生矿物化过程将羟基磷酸钙沉积在水凝胶上，所述纳米孔状羟基磷酸钙/水凝胶材料的制备方法包括下述步骤：

(1)配制质量浓度为1-5％的水凝胶水溶液，配制质量浓度为3-8％的戊二醛水溶液，配制浓度为10-300ug/mL的多肽水溶液，

(2)制备水凝胶底物：将步骤(1)所制得的三种水溶液按照体积比为1∶1∶1的比例混合，在常温下搅拌0.5-10分钟，然后将混合物置于载体上(如玻璃片上)，通过相分离技术制备水凝胶底物，所制备的水凝胶底物用0.1-0.3M的甘氨酸溶液浸泡6-10小时以除去游离的戊二醛，

上述相分离技术为常用的热致凝胶化、乳化/冷冻干燥、固液相分离等几种相分离技术。

(3)配制三羟甲基氨基甲烷缓冲液：将5-8克的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐，0.5-1.5克三羟甲基氨基甲烷和6-10克氯化钠加入到100毫升去离子水中，该缓冲液的PH值为7.0-8.0，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐用于调节该缓冲液的PH值，PH最佳为7.2-7.4，