[发明专利]高分子聚电解质诱导胶原纤维内仿生钙化的方法及其应用

说明书

本发明涉及高分子聚电解质诱导胶原纤维内仿生钙化的方法及其应用，该方法包括将不同类型的胶原支架在含有阳离子型聚电解质或者阴离子型聚电解质的磷酸钙矿化溶液中进行处理，得到具有纤维内矿化特征的仿生钙化胶原支架材料。其中，所述胶原支架是各种来源的重组I型胶原、完全脱矿的骨胶原、完全脱矿的牙本质胶原或者是鼠尾胶原。所述矿化液为添加了阳离子型聚电解质或者阴离子型聚电解质的磷酸钙溶液。本发明通过聚电解质对磷酸钙溶液的稳定作用，构建了与天然骨组织结构类似、具有良好机械性能和生物相容性、适当的生物降解能力的新型仿生钙化胶原支架材料。

技术领域

本发明属于仿生矿化材料及组织工程支架材料领域，涉及高分子聚电 解质诱导胶原纤维内仿生钙化的方法及其应用。

背景技术

当今社会随着人口老龄化、外伤、肿瘤等原因造成的骨组织缺损不断 增加，人们对植骨材料的需求也日益增多。在现有的骨替代材料中，自体 骨、异体骨是常用的移植材料，但是它们普遍存在来源有限、手术操作复 杂，免疫排斥、骨愈合时间长、愈合率低，耐受性差及并发症多等问题， 因此合成结构功能高度仿生的人工骨再生修复材料是解决这一问题的关键。

天然的骨组织主要由无机矿物质(即磷酸钙)、I型胶原和非胶原蛋白 构成。其中I型胶原蛋白是脊椎动物骨、牙等硬组织中的主要有机基质， 具有来源广泛、合成简单、生物相容性良好、韧性较强等特点。而磷酸钙 因其可以作为生物活性剂、基因或各种生物分子的载体以及作为骨移植材 料的无机矿物质成分来源，在生物材料领域的应用前景极为广泛。如何用 仿生合成的方法，实现磷酸钙在I型胶原纤维内的有序沉积，恢复自然矿 化单位中胶原分子与矿物质从微观水平到介观水平再到宏观水平分级有序 的结合形式，从而达到优良的机械性能，是该领域的研究热点和难点，针 对该问题的探索也必将为新一代的骨、牙等硬组织修复材料的研发提供全 新的思路。

发明内容

针对现有骨缺损修复材料的缺陷或不足，本发明的目的在于提供两种 类型的高分子聚电解质——聚阳离子和聚阴离子诱导胶原纤维内仿生钙化 的方法；制备的高分子聚电解质诱导胶原纤维内仿生钙化材料作为硬组织 缺损修复材料的应用。

为此，本发明采取的技术方案包括：

高分子聚电解质诱导胶原纤维内仿生钙化的方法，该方法包括：

将胶原支架在含有聚阳离子的磷酸钙矿化液或者含有聚阴离子的磷酸 钙矿化液中进行处理，得到仿生钙化胶原支架材料。

具体的，所述的含有聚阳离子的磷酸钙矿化液为聚丙烯氯化铵稳定的 磷酸钙溶液、聚乙烯亚胺稳定的磷酸钙溶液或聚二烯丙基二甲基氯化铵稳 定的磷酸钙溶液。

更具体的，所述的聚丙烯氯化铵稳定的磷酸钙溶液为将聚丙烯氯化铵 按照200～800μg/mL的比例加入到磷酸钙溶液中得到的溶液；

所述的聚乙烯亚胺稳定的磷酸钙溶液为按1.0％～5.0％体积分数的比例 将聚乙烯亚胺与磷酸钙溶液混合得到的溶液；

所述的聚二烯丙基二甲基氯化铵稳定的磷酸钙溶液为按2.5％～5.0％体 积分数的比例将聚二烯丙基二甲基氯化铵与磷酸钙溶液混合得到的溶液。

最好的，所述的聚阳离子的供体为聚丙烯氯化铵、聚乙烯亚胺或聚二 烯丙基二甲基氯化铵；

聚丙烯氯化铵的分子量为150kDa，聚乙烯亚胺的分子量为70kDa，聚 二烯丙基二甲基氯化铵的分子量为100kDa。

具体的，所述的含有聚阴离子的磷酸钙矿化液为聚天冬氨酸稳定的磷 酸钙溶液、聚丙烯酸稳定的磷酸钙溶液或聚谷氨酸稳定的磷酸钙溶液。

更具体的，所述的聚天冬氨酸稳定的磷酸钙溶液为按50～300μg/mL 的比例将聚天冬氨酸钠溶于磷酸钙溶液中得到的溶液；