一種右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于修復骨缺損的醫(yī)用材料領域，具體的是一種右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架及其制備方法。
【背景技術】
[0002]因創(chuàng)傷，感染，先天畸形等因素引起的骨缺損是人體健康的重大問題之一。由于病人年齡、病發(fā)位置以及缺損程度的不同，其治療方式具有多樣化；但在康復過程中，醫(yī)生往往會引入外科手術以達到盡快修復骨缺損的目的，尤其在引用合適骨替代物的治療，效果更是顯而易見。由于來自病患的自體骨以及來自他人的異體骨與缺損骨組織擁有相似的結構和化學組成，在醫(yī)學界一直被認為是治療骨缺損的黃金替代物；但是自體骨的來源稀缺，異體骨又有免疫原性的問題，構建一種新型的生物支架材料成為修復骨缺損的關鍵。
[0003]最近，人們在生物支架材料的持續(xù)關注促使其取得了蓬勃似的的發(fā)展，多種多樣的支架材料被研發(fā)出來，其中很多材料因其優(yōu)異的生物活性在骨組織再生方面取得了良好的臨床效果。例如，羥基磷灰石支架、殼聚糖支架、聚乳酸支架等等。一個理想的支架材料，它不僅具備適宜周圍組織的力學特性，更能為細胞生長和組織再生提供一個良好的模板。另外，這種支架材料還必須擁有均勻的多孔結構以便于細胞的增值和微血管的形成。
[0004]人體骨最主要的組成部分是羥基磷灰石、膠原以及少量的多糖，而且在骨形成時期，羥基磷灰石和膠原會以自組裝的方式形成骨組織。從仿生學上看，修復骨缺損的支架材料以羥基磷灰石和膠原為基材在理論上是可行的。在過去的幾十年，很多學者在羥基磷灰石/膠原支架上做了許多研究工作，其結果也證實了這種材料在骨修復方面的優(yōu)良效果。大量數(shù)據(jù)表明，羥基磷灰石能促進成骨分化，而膠原能加速骨愈合和骨成長。羥基磷灰石/膠原支架的制備通常是水環(huán)境下兩種物質的物理共混和自組裝反應，分子間作用力薄弱；成型過程中在水分子或者其他造孔劑的作用下形成均勻的多孔結構，更是加劇了這種支架脆弱的力學特性；再考慮到膠原自身的降解，其在臨床上的應用被大大限制。
[0005]為了應對這類問題，增強羥基磷灰石和膠原的分子間作用，交聯(lián)劑的引入變得不可或缺。常用的交聯(lián)劑有多聚甲醛，戊二醛，1-(3-二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)以及其它無機交聯(lián)劑等；其中，多聚甲醛和戊二醛具有生物毒性，EDC價格昂貴，無機交聯(lián)劑會有殘存基團的問題。因此，需要一種新型的交聯(lián)劑用來增強羥基磷灰石/膠原支架。
[0006]右旋糖苷是一種天然大分子，在醫(yī)學上經(jīng)常被用作血漿的替代品，其分子結構中含有大量羥基結構；通過氧化改性，羥基氧化成的醛基不僅能和膠原中的胺基形成強有力的化學鍵——席夫堿，還可以和羥基磷灰石中的鈣離子發(fā)生親核加成。通過引入氧化的右旋糖苷，羥基磷灰石支架的分子間作用力會得到增強，進而提高了支架本身的力學特性；另夕卜，席夫堿的存在會賦予羥基磷灰石/膠原支架獨有的抑菌能力，大大降低了支架的感染風險。
[0007]根據(jù)對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN103272282A申請日2013.05.15公開了一種納米羥基磷灰石/殼聚糖/魚皮膠原復合支架的制備放法，該技術將殼聚糖和魚皮膠原通過物理共混的方式結合，再與羥基磷灰石復合成型。其增強機理包含靜電、氫鍵及鏈的纏繞，但并沒有形成席夫堿的結構，也沒有抑菌殺菌的能力，雖然交聯(lián)劑EDC可以增強支架但價格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架以及制備方法，通過加入右旋糖苷，引入席夫堿的特殊化學結構，達到增強羥基磷灰石/膠原支架的目的，并賦予支架新的抑菌殺菌的能力。
[0009]本發(fā)明是通過以下步驟實現(xiàn)的:
[0010]1.右旋糖苷的氧化改性
[0011]質量濃度為10%的右旋糖苷水溶液，加入濃度為0.03mol/L的偏高碘酸鈉，溫度控制在25°C，避光條件下磁力攪拌I小時，再通過透析處理2天，每12小時換一次去離子水，再通過冷凍干燥制得氧化右旋糖酐。
[0012]2.右旋糖苷與膠原和羥基磷灰石的預反應
[0013]將氧化右旋糖苷和膠原溶于水溶液，質量分數(shù)均為10%，加入微納米級的羥基磷灰石粉末，充分攪拌直至成均勻糊狀物(每I克羥基磷灰石粉末需要大約Ig的糖苷膠原水溶液);反應在4°C下持續(xù)4小時，之后倒入成型模具。
[0014]3.支架材料的成型
[0015]將成型模具至于低溫冰箱冷凍定型4個小時，之后在冷凍干燥機冷凍干燥24小時。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點在于通過引入右旋糖苷，與膠原形成較強的分子間作用力一一席夫堿，在加上和陽離子Ca2+的親核加成，從根本上增強了支架的力學特性；并且右旋糖苷價格便宜，處理簡單，能賦予支架獨有的抑菌能力。
[0017]步驟I中所述的右旋糖苷分子量為7萬，透析處理的截留分子量為I萬。
[0018]步驟2中所述的膠原來源于鯽魚魚鱗，其提取方式經(jīng)過魚鱗預處理、醋酸稀溶液提取、鹽析、離心分離、再溶解、透析以及冷凍干燥等過程。
[0019]步驟2中所述的羥基磷灰石的制備是通過磷酸鈉和硝酸鈣的兩種鹽溶液在堿性環(huán)境下通過共沉淀反應制得，其中鈣磷Ca/P的摩爾比為5:3，整個過程伴隨超聲處理和攪拌，反應4小時后，經(jīng)多次離心洗滌至PH = 7，之后冷凍干燥得到微納米的粉末，粒徑尺度在50-500納米左右。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點在于，1.首次運用右旋糖苷來增強羥基磷灰石/膠原支架，通過引入右旋糖苷，使支架分子間作用力得到加強，力學性能得到提高；2.氧化右旋糖苷可以和膠原產(chǎn)生獨有的席夫堿結構，賦予支架抑菌殺菌能力；3.氧化右旋糖苷可以和羥基磷灰石可以和羥基磷灰石發(fā)生親核反應，這樣可以把膠原和羥基磷灰石緊密的連接在一起；4.采用魚鱗膠原，成本低廉；5.支架的制備操作簡單，可以大批量制作；6.支架的均勻孔結構與天然的松質骨類似，極大程度上模擬骨修復的體內(nèi)環(huán)境。
【附圖說明】
[0021]圖1為右旋糖苷與膠原形成席夫堿(schiff base)以及右旋糖苷與羥基磷灰石(HA)的親核反應
[0022]圖2為右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架的紅外反射圖譜
【具體實施方式】
[0023]下面對本發(fā)明的實施例做詳盡說明，本實施例是在本發(fā)明的技術步驟為前提下進行實施，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實例。
[0024]實施例一
[0025]右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架中各組分的質量比:
[0026]羥基磷灰石:膠原:右旋糖苷的質量比為10:1:1
[0027]具體制備方法如下:
[0028]1.右旋糖苷的氧化改性
[0029]將Ig分子量為7萬的右旋糖苷，加入1g去離子水中，攪拌均勻至無色透明溶液，緩慢加入1.3g偏高碘酸鈉粉末，溫度控制在25°C，避光條件下磁力攪拌I小時，將溶液進行透析處理，截留分子量為I萬，透析2天，去每12小時換一次去離子水，再通過冷凍干燥制得氧化右旋糖酐，4°C低溫冰箱存放。
[0030]2.膠原的制備
[0031]4g鯽魚魚鱗洗凈剪成小片，放置30倍質量的去離子水中，高速粉碎處理后，加入0.5mol/L的醋酸溶液，充分提取4小時后，以4000r/min的速度離心處理，取上清液加入NaCL使膠原蛋白充分沉淀，再次離心取沉淀后，加入10倍體積的0.5mol/L的醋酸溶液溶解，重復鹽析離心步驟三次，將得到的膠原溶液透析，截留分子量在7000，透析時間為3天，每24小時換一次去離子水，最后經(jīng)冷凍干燥制得魚鱗膠原，4°C低溫冰箱存放。
[0032]3.羥基磷灰石的制備
[0033]配置lmol/L的硝酸鈣和磷酸鈉溶液，將磷酸鈉溶液置于超聲處理環(huán)境中并攪拌，通過滴液漏斗將硝酸I丐逐滴滴如磷酸鈉溶液中，整個體系維持I丐磷比5:3，并且通過氨水控制PH = 10，反應4小時后，將沉淀離心洗滌，直至漿料的PH = 7，最后將漿料冷凍干燥備用。
[0034]4.右旋糖苷與膠原和羥基磷灰石的預反應
[0035]取Ig氧化右旋糖苷和Ig膠原溶于1g去離子水中，攪拌均勻，加入微納米級的羥基磷灰石粉末10g，充分攪拌0.5小時直至成均勻糊狀物；反應在4°C下持續(xù)4小時，之后倒入成型模具。
[0036]5.支架材料的成型
[0037]將成型模具放置低溫冰箱4小時，再轉入冷凍干燥機，冷凍干燥24小時即可得到右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架。
【主權項】
1.一種右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架的制備方法，其特征在于:從仿生學的角度，把羥基磷灰石和膠原作為支架主體，運用右旋糖酐進行增強；右旋糖酐和膠原一起參與羥基磷灰石發(fā)生自組裝反應；右旋糖苷氧化改性形成的醛基結構可以和膠原生成席夫堿的特殊化學鍵，也能和羥基磷灰石發(fā)生親核反應；反應形成的漿料在模具中成型，通過冷凍干燥得到多空的有抑菌能力的支架材料。2.根據(jù)權利要求1所述的一種右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架的制備方法，其特征在于，以下步驟: (1)右旋糖苷的氧化改性 質量濃度為10%的右旋糖苷水溶液，加入濃度為0.03mol/L的偏高碘酸鈉，溫度控制在25°C，避光條件下磁力攪拌I小時，再通過透析處理2天，每12小時換一次去離子水，再通過冷凍干燥制得氧化右旋糖酐； (2)右旋糖苷與膠原和羥基磷灰石的預反應 將氧化右旋糖苷和膠原溶于水溶液，質量分數(shù)均為10%，加入微納米級的羥基磷灰石粉末，充分攪拌直至成均勻糊狀物(每I克羥基磷灰石粉末需要大約Ig的糖苷膠原水溶液)；反應在4°C下持續(xù)4小時，之后倒入成型模具； (3)支架材料的成型 將成型模具至于低溫冰箱冷凍定型4個小時，之后在冷凍干燥機冷凍干燥24小時。3.根據(jù)權利要求2所述的一種右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架的制備方法，其特征在于所述的右旋糖苷分子量為7萬，透析處理的截留分子量為I萬。4.根據(jù)權利要求2所述的一種右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架的制備方法，其特征在于所述的膠原來源于鯽魚魚鱗，其提取方式經(jīng)過魚鱗預處理、醋酸稀溶液提取、鹽析、離心分離、再溶解、透析以及冷凍干燥等過程。5.根據(jù)權利要求2所述的一種右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架的制備方法，其特征在于所述的羥基磷灰石的制備是通過磷酸鈉和硝酸鈣的兩種鹽溶液在堿性環(huán)境下通過共沉淀反應制得，其中鈣磷Ca/P的摩爾比為5:3，整個過程伴隨超聲處理和攪拌，反應4小時后，經(jīng)多次離心洗滌至PH = 7，之后冷凍干燥得到微納米的粉末，粒徑尺度在50-500納米左右。
【專利摘要】一種右旋糖苷增強的羥基磷灰石/膠原支架屬于修復骨缺損的醫(yī)用材料領域，其制備方法包括以下步驟，將右旋糖苷氧化改性形成醛基結構；和膠原一起與羥基磷灰石發(fā)生自組裝反應，生成席夫堿的特殊化學結構并發(fā)生親核反應；反應形成的漿料倒入成型模具，通過冷凍干燥得到支架材料。本發(fā)明制備的支架力學性能優(yōu)良，通過引入氧化右旋糖酐達到增強羥基磷灰石/膠原支架的目的，并賦予支架新的抑菌殺菌的能力。
【IPC分類】A61L27/42, A61L27/50, A61L27/54
【公開號】CN105169488
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】周鋼, 侯永昭, 于欣, 樊瑜波
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年4月10日