[发明专利]一种活性元素掺杂的矿化胶原纳米颗粒及其制备方法

说明书

本申请提供了一种活性元素掺杂矿化胶原纳米颗粒及其制备方法，所述活性元素掺杂的矿化胶原纳米颗粒由胶原纤维和针状羟基磷灰石晶体组成；所述羟基磷灰石晶体晶格中的部分钙元素被含有所述活性元素的阳离子取代，和/或，所述羟基磷灰石晶体晶格中的部分磷酸根被含有所述活性元素的阴离子取代。天然骨中的胶原蛋白和羟基磷灰石并非简单的物理混合，而是在分子水平上由胶原蛋白组装成模板调控纳米钙磷盐的原位沉积和共组装。并且骨中的羟基磷灰石也并非完美的化学计量的磷酸钙盐，而是含有不同的阳离子和阴离子的晶格取代。在矿化胶原中引入多种微量元素，不仅能提高成骨诱导能力，还可以实现抑制肿瘤、抗感染、免疫调节等多种其他功能。

技术领域

本文涉及但不限于一种生物医用材料领域，尤其涉及但不限于一种活性元素掺杂的矿化胶原纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

天然骨主要是由无机成分和有机成分两大部分组成，其中无机成份主要是低结晶的羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)，而有机成分则主要由蛋白和多糖类物质构成。体外制备的仿生材料相较于天然骨材料，具有来源充足、低免疫原性的优点。选取钙磷元素作为主要成分模拟天然骨成分，乃至采用体外矿化方法模拟天然骨最小结构单元的骨材料有很多，能够起到较好的成骨诱导效果。

然而在临床需求上，骨缺损的修复不仅要考虑到骨再生性能，结合造成骨缺损的原因以及术后的修复需求，具有针对性的附加功能同样十分关键。天然骨中除了钙、磷这些主要成分以外，还存在多种微量元素，如镁、硅、锌等等。微量元素的引入不仅能够提升材料的成骨诱导能力，还能实现多种附加生物学功能。但是现有技术中合成微量元素掺杂的矿化胶原的方法复杂繁琐，得到的矿化胶原颗粒仅含有钙磷元素降解后不足以完全模拟体液状况。骨的修复，在临床上并不是单一的修复过程，是伴随血管化神经化过程，从而促进骨的修复再生。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请提供了一种以胶原为模板，实现以钙磷为主体并同时引入多种有益微量元素的矿化胶原纳米颗粒原位共组装材料的制备方法。活性元素的加入，可以促进血管化、神经化等；加速修复过程中的成骨过程。

本申请提供了一种活性元素掺杂的矿化胶原纳米颗粒，所述活性元素掺杂的矿化胶原纳米颗粒由胶原纤维和针状羟基磷灰石晶体组成；

可选地，所述羟基磷灰石晶体晶格中的钙元素被含有所述活性元素的阳离子取代，

和/或，所述羟基磷灰石晶体晶格中的磷酸根被含有所述活性元素的阴离子取代；

在本申请提供的一种实施方式中，所述活性元素包括硅、硒、镁、锌、锶、银、铁和铜中的任意一种或更多种；

在本申请提供的一种实施方式中，钙元素与含有所述活性元素阳离子的化学计量数，与所述磷酸根和含有所述活性元素阴离子之和的化学计量数的比为(1.45:1)至(1.80:1)；

在本申请提供的一种实施方式中，含有所述活性元素阳离子与钙离子的摩尔比(5至8):(92至95)；含有所述活性元素阴离子与所述磷酸根的摩尔比(5至7):(93至95)。

在本申请提供的一种实施方式中，所述活性元素掺杂的矿化胶原纳米颗粒的粒度为4μm至10μm以下。

又一方面，本申请提供了上述的活性元素掺杂的矿化胶原纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：

(1)将I型胶原海绵与酸溶液混合，使得所述I型胶原海绵完全溶解，得到胶原模板溶液备用；

所述酸溶液选自盐酸溶液和醋酸溶液中的任意一种或两种；

(2)配置钙盐溶液，将所述钙盐溶液与所述胶原模板溶液混合，得到混合液1；