專利名稱：膠原-殼聚糖-β-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料及其制備方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的球狀顆粒材料，具體涉及一種天然聚 合物膠原-殼聚糖-p-磷酸三鉀復(fù)合球形多孔顆粒材料及其制備方法和裝置。二、 背景技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)膠原蛋白或稱膠原是由動(dòng)物細(xì)胞合成的一種生物性高分子，廣泛 存在于動(dòng)物的骨、腱、軟骨和皮膚及其它結(jié)締組織中，約占哺乳動(dòng)物總蛋白的約 30%,是人體重要的細(xì)胞外基質(zhì)成份。膠原具有良好的生物學(xué)特性，可作為組織 的支持物，對細(xì)胞、組織乃至器官行使正常功能并對外傷修復(fù)有重大影響。大量 的研究結(jié)果表明，膠原的性能可以滿足用于作為表皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、角膜細(xì) 胞、軟骨細(xì)胞及骨細(xì)胞的培養(yǎng)基質(zhì)。在組織修復(fù)中，膠原可參與組織愈合過程并 能引導(dǎo)、促進(jìn)細(xì)胞生長；具有顯著引導(dǎo)/誘導(dǎo)組織再生的作用，使創(chuàng)面實(shí)現(xiàn)功能 性、再生性的愈合，可廣泛應(yīng)用于軟、硬組織損傷的修復(fù)，如口腔科、骨科、整 形外科、五官科、神經(jīng)外科及肌腱斷裂和臟器穿孔等的治療。曱殼素廣泛存在于蝦、蟹和昆蟲等節(jié)肢動(dòng)物的外殼和菌、藻類等低等植物的 細(xì)胞壁中，是自然界中最為豐富的生物高分子之一，是一種極為豐富的天然再生 資源。殼聚糖是曱殼素的脫乙酰產(chǎn)物，無毒、生物相容性好、可生物降解，近年 來，作為天然醫(yī)用高分子材料在可吸收手術(shù)縫合線、止血材料、傷口包扎材料以 及人造皮膚等方面的研究十分引人注目。同時(shí)，殼聚糖也是一種優(yōu)良的硬組織修 復(fù)材料，在骨折可吸收固定材料和骨缺損填充材料方面也得到應(yīng)用。p-磷酸三鈞(p-TCP)是生物降解或生物吸收型生物活性陶資材料之一，當(dāng)它被 植入人體后，降解產(chǎn)生的Ca、 P能進(jìn)入活體循環(huán)系統(tǒng)，有助于新骨形成，它可作 為人體硬組織如牙和骨的理想替代材料，具有良好的可生物降解性、生物相容性 和生物無毒性。因此，(3-磷酸三鉤是一種較為理想的硬組織修復(fù)材料。單純的膠原或殼聚糖載體從強(qiáng)度和降解速度上都難以滿足組織工程細(xì)胞培養(yǎng) 的需要，而將膠原和殼聚糖復(fù)合后，增加了栽體機(jī)械強(qiáng)度。另外，膠原中加入殼 聚糖可延遲開始降解的時(shí)間，將有利于細(xì)胞和新生組織的長入。若將膠原、殼聚糖與(3_磷酸三釣復(fù)合制備復(fù)合材料，既有天然高分子材料的良好生物相容性和生 物可降解性，又有良好的力學(xué)性能，材料的性能將得到很大的改善。三、發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明針對上述技術(shù)缺陷，提供了一種具有均一分布顆粒直徑的 膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料及其制備方法和裝置。技術(shù)方案 一種膠原-殼聚糖-P-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料，所述的膠原-殼 聚糖-p-磷酸三《丐球形多孔球形顆粒材料的粒徑為(|)0.8 ~4mm,顆粒本體內(nèi)部為孔 徑小于150)nm的微孔，微孔之間互通，膠原殼聚糖的質(zhì)量比為(1~9) : (9~ 1)，納米p-磷酸三鈣膠原和殼聚糖總量的質(zhì)量比為(6 1): (1~5)。一種制備膠原-殼聚糖-P-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料的制備方法，制備步驟 為按質(zhì)量比膠原殼聚糖=(1-9) : (9~1)的比例稱取膠原和殼聚糖，按P-磷酸三鉀膠原和殼聚糖總量的質(zhì)量比為(6-1): (1-5)稱取納米p-磷酸三鈣； 將第一步稱取的膠原和殼聚糖加入質(zhì)量濃度為1~5%的醋酸溶液中，配制質(zhì)量濃 度為3~22%的膠原-殼聚糖醋酸溶液，再加入納米p-磷酸三鈣，充分?jǐn)嚢璧玫綉?浮液；將第二步制備好的膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣懸浮液從管徑為(()0.5 3mm的 管子，以10-60滴/min的速度均勻流出，滴入溫度為-(10 ~ 20)。C的冷凝液中冷 凝，形成球形顆粒；將第三步冷凝后的球形顆粒分離、冷凍干燥；將冷凍干燥后 的球形顆粒放入質(zhì)量濃度為0.25 ~2.5%的交聯(lián)劑交聯(lián)處理，然后用無水乙醇清 洗，得到膠原-殼聚糖-P-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒。所述的冷凝液為二曱基硅油或植物油。所述的交聯(lián)劑為曱醛、戊二醛、乙二醛中的任意一種。一種制備膠原-殼聚糖-P-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒材料的裝置，所述的裝 置由儲(chǔ)料罐和保溫容器組成，在儲(chǔ)料罐頂部設(shè)有加料口，在儲(chǔ)料罐還設(shè)有壓力 表，壓力表與壓力控制閥連接，在儲(chǔ)料罐的底部設(shè)有導(dǎo)液管，在導(dǎo)液管上設(shè)有流 量控制閥，保溫容器設(shè)在導(dǎo)液管下方。有益效果本發(fā)明制備的膠原-殼聚糖-P-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒材料(1) 在顆粒本體內(nèi)部含有大量的互通微孔，這種顆粒具有較高的比表面積， 有利于細(xì)胞的粘附的組織液的流動(dòng)；(2) 膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒材料具有均一的粒徑分布，不需要篩分處理即可得到具有相同粒徑的顆粒材料；因?yàn)楦鶕?jù)表面張力公式<formula>formula see original document page 4</formula>式中w為液滴質(zhì)量；r為毛細(xì)管外半徑；ct為表面張力；g為重力加速度。當(dāng)膠原-殼聚糖-P-磷酸三釣復(fù)合球形多孔顆粒材料溶液的密度和粘度一定 時(shí)，在無外界干擾的條件下，該法可以制備出球形度好、粒徑均一的球形顆粒。(3)因?yàn)楦鶕?jù)本方法制備的膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒材料的 粒徑均一性好，而相同粒徑的球形顆粒材料，充填后顆粒間空隙率最大，所以本 發(fā)明的膠原-殼聚糖球形顆粒材料充填后有利于組織液的流動(dòng)和細(xì)胞的遷移生長。四

圖1為裝置的原理示意圖。圖中裝置主要由(1 )加料口、 (2)壓力表、 (3)壓力控制閥、(4)儲(chǔ)料罐、(5)流量控制閥、(6)導(dǎo)液管、(7)冷凝 液和(8 )保溫容器組成。圖2為膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒；圖3為膠原-殼聚糖-p-磷酸三4丐復(fù)合球形多孔顆粒內(nèi)部孔隙照片。五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:(1) 按質(zhì)量比膠原殼聚糖為1: 9稱取膠原和殼聚糖，按(3-磷酸三鈣膠原 和殼聚糖總量的質(zhì)量比為1: 2稱取納米p-磷酸三鈣(2) 將第一步稱取的膠原和殼聚糖加入醋酸質(zhì)量濃度為2%的醋酸溶液中，配 制質(zhì)量濃度為3~22%的膠原-殼聚糖醋酸溶液，加入納米p-磷酸三鈣，充分?jǐn)嚢?得到懸浮液；(3) 將制備好的膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣懸浮液從加料口 1加入儲(chǔ)料罐4，通 過控制儲(chǔ)料罐4中的壓力為0.08 0.5MPa，以保證膠原-殼聚糖-(3-磷酸三鈣懸浮 液從管徑為小0.5 ~ 3mm的導(dǎo)液管以10-60滴/min的速度均勻流出。從導(dǎo)液管流 出的膠原-殼聚糖-P-磷酸三鈣懸浮液在管口處長大到約小0.8 ~ 4mm的近球形顆粒 后滴落，在下落過程中，由于表面張力的作用形成球狀，而后滴入保溫容器內(nèi)的 溫度為-(10-20)。C的冷凝液中冷凝，形成球形度好、粒徑均一的膠原-殼聚糖-p-磷酸三釣球形多孔顆粒材料。(4) 冷凝后的樣i球分離，并在-(5 ~ 10)。C的溫度冷凍干燥處理8 ~ 24h;冷凍干 燥后的球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為0.25 ~ 2.5%的戊二醛溶液交聯(lián)處理3 ~ 24h,再 用無水乙醇清洗，得到膠原-殼聚糖-(3-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料。實(shí)施例2:(1)按質(zhì)量比膠原殼聚糖為9: 1稱取膠原和殼聚糖，按p-磷酸三鈣膠原和殼聚糖總量的質(zhì)量比為1: 5稱取納米p-磷酸三鈣；(2) 將第一步稱取的膠原和殼聚糖加入醋酸質(zhì)量濃度為4%的醋酸溶液中，配 制質(zhì)量濃度為3~22%的膠原-殼聚糖醋酸溶液，加入納米(3-磷酸三鈣，充分?jǐn)嚢?得到懸浮液；(3) 將制備好的膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣懸浮液從加料口 1加入儲(chǔ)料罐4,通 過控制儲(chǔ)料罐4中的壓力為為0.08 0.5MPa,以保證膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣懸 浮液從管徑為(()0.5-3mm的導(dǎo)液管以10-60滴/min的速度均勻流出。從導(dǎo)液管 流出的膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣懸浮液在管口處長大到約())0.8 ~ 4mm的近球形顆 粒后滴落，在下落過程中，由于表面張力的作用形成球狀，而后滴入保溫容器內(nèi) 的溫度為-(10-20)。C的冷凝液中冷凝，形成球形度好、粒徑均一的膠原-殼聚糖-p-磷酸三4丐球形多孔顆粒材料。(4) 冷凝后的微球分離，并在-(5~ 10)。C的溫度冷凍千燥處理8~24h;冷凍干 燥后的球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為0.25 ~ 2.5%的戊二醛溶液交聯(lián)處理3 ~ 24h,再 用無水乙醇清洗，得到膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料。實(shí)施例3:(1) 按質(zhì)量比膠原殼聚糖為5: 4稱取膠原和殼聚糖，按p-磷酸三鈣膠原 和殼聚糖總量的質(zhì)量比為4: 1稱取納米(3-磷酸三鈣；(2) 將第一步稱取的膠原和殼聚糖加入醋酸質(zhì)量濃度為1%的醋酸溶液中，配 制質(zhì)量濃度為3~22%的膠原-殼聚糖醋酸溶液，加入納米p-磷酸三鈣，充分?jǐn)嚢?得到懸浮液；(3) 將制備好的膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣懸浮液從加料口 1加入儲(chǔ)料罐4，通 過控制儲(chǔ)料罐4中的壓力為為0.08-0.5MPa,以保證膠原-殼聚糖-(3-磷酸三鈣懸 浮液從管徑為小0.5 3mm的導(dǎo)液管以10~60滴/min的速度均勻流出。從導(dǎo)液管 流出的膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣懸浮液在管口處長大到約())0.8 ~ 4mm的近球形顆 粒后滴落，在下落過程中，由于表面張力的作用形成球狀，而后滴入保溫容器內(nèi) 的溫度為-(10 20)。C的冷凝液中冷凝，形成球形度好、粒徑均一的膠原-殼聚糖-p-磷酸三4丐球形多孔顆粒材料。(4) 冷凝后的微球分離，并在-(5-10)。C的溫度冷凍干燥處理8 24h;冷凍干 燥后的球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為0.25 ~2.5%的戊二醛溶液交聯(lián)處理3 ~ 24h,再 用無水乙醇清洗，得到膠原-殼聚糖-p-磷酸三4丐5求形多孔顆粒材料。實(shí)施例4一種制備膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒材料的裝置，所述的裝 置由儲(chǔ)料罐4和保溫容器8組成，在儲(chǔ)料罐4頂部設(shè)有加料口 1,在儲(chǔ)料罐4上 還設(shè)有壓力表2,壓力表2與壓力控制閥3連接，在儲(chǔ)料罐4的底部設(shè)有導(dǎo)液管 6,在導(dǎo)液管6上設(shè)有流量控制閥5,保溫容器8設(shè)在導(dǎo)液管6下方。
權(quán)利要求
1.一種膠原-殼聚糖-β-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料，其特征在于所述的膠原-殼聚糖-β-磷酸三鈣球形多孔球形顆粒材料的粒徑為φ0.8～4mm，顆粒本體內(nèi)部為孔徑小于150μm的微孔，微孔之間互通，膠原∶殼聚糖的質(zhì)量比為(1～9)∶(9～1)，納米β-磷酸三鈣∶膠原和殼聚糖總量的質(zhì)量比為(6～1)∶(1～5)。
2. —種制備如權(quán)利要求1所述的膠原-殼聚糖-p-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料 的制備方法，其特征在于制備步驟為a. 按質(zhì)量比膠原殼聚糖=(1~9):(9~1)的比例稱取膠原和殼聚 糖，按p-磷酸三鈣膠原和殼聚糖總量的質(zhì)量比為(6~1): (1~5)稱 取納米(3-磷酸三4丐；b. 將第一步稱取的膠原和殼聚糖加入質(zhì)量濃度為1~5%的醋酸溶液中， 配制質(zhì)量濃度為3~22%的膠原-殼聚糖醋酸溶液，再加入納米(3-磷酸 三鈣，充分?jǐn)嚢璧玫侥z原-殼聚糖-P-磷酸三鈣懸浮液；c. 將第二步制備好的膠原-殼聚糖-(5-磷酸三鈣懸浮液從管徑為(|)0.5 ~ 3mm的管子，以10-60滴/min的速度均勻流出，滴入溫度為-(10-20)'C的冷凝液中冷凝，形成球形顆粒；d. 將第三步冷凝后的球形顆粒分離、冷凍干燥；將冷凍干燥后的球形顆 粒放入質(zhì)量濃度為0.25 ~ 2.5%的交聯(lián)劑交聯(lián)處理，然后用無水乙醇清 洗，得到膠原-殼聚糖-(3-磷酸三鈣球形多孔顆粒。
3. 如權(quán)利要求2所述的膠原-殼聚糖-(3-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料的制備方 法，其特征在于所述的冷凝液為二曱基硅油或植物油。
4. 如權(quán)利要求2所述的膠原-殼聚糖-(3-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料的制備方 法，其特征在于所述的交聯(lián)劑為曱醛、戊二醛、乙二醛中的任意一 種。
5. —種制備權(quán)利要求1所述的膠原-殼聚糖-(3-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料的 裝置，其特征在于所述的裝置由儲(chǔ)料罐(4)和保溫容器(8)組成， 在儲(chǔ)料罐(4)頂部設(shè)有加料口 (1),在儲(chǔ)料罐(4)上還設(shè)有壓力表(2)，壓力表(2)與壓力控制閥(3)連接，在儲(chǔ)料罐(4)的底部設(shè) 有導(dǎo)液管(6),在導(dǎo)液管(6)上設(shè)有流量控制閥(5),保溫容器 (8)設(shè)在導(dǎo)液管(6)下方。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有均一分布顆粒直徑的膠原-殼聚糖-β-磷酸三鈣球形多孔顆粒材料及其制備方法和裝置。本發(fā)明制備的膠原-殼聚糖-β-磷酸三鈣球形多孔顆粒在顆粒本體內(nèi)部含有大量的互通微孔，這種顆粒具有較高的比表面積，有利于細(xì)胞的粘附的組織液的流動(dòng)；膠原-殼聚糖-β-磷酸三鈣球形多孔顆粒具有均一的粒徑分布，不需要篩分處理即可得到具有相同粒徑的顆粒材料；因?yàn)楦鶕?jù)表面張力公式因?yàn)楦鶕?jù)本方法制備的膠原-殼聚糖-β-磷酸三鈣球形多孔顆粒的粒徑均一性好，而相同粒徑的球形顆粒材料，充填后顆粒間空隙率最大，所以本發(fā)明的膠原-殼聚糖-β-磷酸三鈣復(fù)合球形多孔顆粒材料充填后有利于組織液的流動(dòng)和細(xì)胞的遷移生長。
文檔編號(hào)A61K6/08GK101401968SQ20081023506
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者儲(chǔ)成林, 林萍華, 浦躍樸, 盛曉波, 董寅生, 超 郭 申請人:東南大學(xué)