专利名称：一种骨组织工程用可注射型支架材料的制备方法
技术领域：
本发明属于生物医学工程领域的骨组织工程材料技术，具体的是涉及一种骨组织工程用可注射型支架材料的制备方法。
背景技术：
骨是胶原纤维贯穿于羟基磷灰石形成的生物复合材料。骨组织通过破骨细胞代谢，成骨细胞重建构成一种动态平衡体系。工程化骨就是利用种子细胞种植在多孔支架，经体外扩增后，将细胞/支架结构物植入体内，以修复骨缺损；亦可采用生物相容性良好的生物材料植入体内，经生物过程使骨重建。支架即可预先成型，亦可在体内原位形成。壳聚糖是由β (1 — 4)键合的D -葡糖胺残基和数目不同分布无规的N-乙酰葡糖胺组成的线性多糖，其结构中的N-乙酰葡糖胺亦存在于糖胺聚糖(GAGs)中。由于壳聚糖结构类似于 GAGS，故具有多重生物活性。它为溶菌酶降解，其生物相容性良好。壳聚糖修饰聚(L， D-乳酸)可改善材料对成骨细胞的亲和性。Chenite A等以甘油磷酸盐调控壳聚糖及水分子间相互作用，制备壳聚糖/甘油磷酸盐水溶性组成物，它可以注射方式植入体内，原位凝胶化。
发明内容
本发明针对上述现有技术发展状况，提供一种骨组织工程用可注射型支架材料的制备方法。按此方法制备的支架材料可在体内原位形成，其临床应用方便。为达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现的。包括以盐酸化壳聚糖(CH)与 β-甘油磷酸二钠(GP )和磷酸钙(TCP )形成三元分散体，制备可注射型盐酸化壳聚糖/ 磷酸钙骨修复材料的方法。其特征在于采用分子量为15-30万，脱乙酰化度达85 %以上壳聚糖为原料，溶于0. 5-lwt %乙酸水溶液过滤后，用0. 2mol/L NaCl水溶液透析，再用去离子水透析，经冷冻干燥制得的盐酸化壳聚糖；再与β-甘油磷酸二钠和和磷酸钙按 10 3.0-3.5 5-15比例混合配制形成三元溶液，溶胶-凝胶转变温度范围30-39 °C， PH范围7.00-7.40，得到可注射型盐酸化壳聚糖/磷酸钙的溶胶-凝胶转变体系。上述壳聚糖包括壳聚糖衍生物的竣甲基壳聚糖，磷酸化壳聚糖；上述磷酸钙包括β-磷酸三钙， α -磷酸三钙，羟基磷灰石生物活性陶瓷。本发明优点在于采用盐酸化壳聚糖，β-甘油磷酸二钠和α-磷酸三钙制备的温度响应性可注射型壳聚糖/磷酸钙溶胶-凝胶转变体系，通过调控与水分子间相互作用， 实现溶胶-凝胶转变的温敏化。复合物体内凝胶化特性可调，能适应不同形状骨缺损的修复。组分的优化使其适于注射应用，按此方法制备的支架材料可通过注射在体内原位形成， 不仅保留了壳聚糖/磷酸钙仿生生物材料的生物相容性、生物降解性，且其临床应用方便。 壳聚糖结构类似于GAGs，故具有多重生物活性，而磷酸钙是骨无机成分，在盐酸化壳聚糖溶液中加入了磷酸钙形成的溶胶-凝胶转变体系，属于粒子增强型凝胶，同时增强其对骨组织的仿生程度，使此注射型支架材料更适合于骨重建。
附图为本发明盐酸化壳聚糖-β-甘油磷酸二钠盐(CH-GP )及盐酸化壳聚糖-β-甘油磷酸二钠盐-β-磷酸三钙(CH-GP-TCP )溶胶-凝胶转变时间的温度依赖性。
具体实施例方式实施例一
用分子量20万，脱乙酰度87 %的壳聚糖溶于1 %的乙酸水溶液，形成Iwt %的壳聚糖溶液过滤后，用0.2mol/L NaCl水溶液透析，再用去离子水透析，经冷冻干燥制得盐酸化壳聚糖，产率92 %。由红外光谱确认壳聚糖分子吡喃环上的伯氨基(1599CHT1)特征峰消失，而转变成季按盐。χ-衍射图案表明壳聚糖结晶度明显降低，形成无定型态。将盐酸化壳聚糖按l-20mg/mL浓度添加至2T3成骨细胞培养基中，MTT实验结果表明它对成骨细胞的亲和性良好。实施例二
取0. IOg的实施例一方法制备的盐酸化壳聚糖，加入4.50mL去离子水，完全溶解， 冷却至4 V，搅拌情况下逐滴加入0. 70g/ mL β-甘油磷酸二钠盐溶液500uL，再加入 OlOg β-磷酸三钙，充分振荡使其均勻混合，形成溶胶-凝胶转化系统。此体系ρΗ值为 7.15，在37 0C下10分钟即可可转化成凝胶，4 °C下可以稳定保存。实施例三
取0. IOg的实施例一方法制备的盐酸化壳聚糖，加入4.50mg去离子水，完全溶解， 冷却至4 V，搅拌情况下逐滴加入0.60g/mLi3-甘油磷酸二钠盐溶液500mL，再加入 0. IOg β-磷酸三钙，充分振荡使其均勻混合，形成溶胶-凝胶转化系统。此体系ρΗ值为 7.01，在37 0C下13分钟即可转化成溶胶体系，4 °C下可以稳定保存。实施例四
按实施例二的比例制备盐酸化壳聚糖-β -甘油磷酸二钠盐-β -磷酸三钙分散体(其中β-磷酸三钙和实施例一得到的盐酸化壳聚糖Y射线辐射灭菌，β-甘油磷酸二钠盐溶液通过0.20μπι的针头滤器过滤灭菌)通过注射器注射到2月龄Wistar大鼠皮下，一个月后取材，10 %的中性甲醛溶液固定，石蜡包埋切片，组织学方法染色。光学显微镜下观察生物相容性良好。
权利要求
1.一种骨组织工程用可注射型支架材料的制备方法，其特征在于其制备方法包括以下步骤(1)将分子量为15-30万，脱乙酰化度达85%以上壳聚糖，溶于质量比0.5-1.0%乙酸水溶液，过滤后用0.2 mol / L NaCl水溶液透析，再用去离子水透析，经冷冻干燥制得的盐酸化壳聚糖；(2)上述盐酸化壳聚糖与β-甘油磷酸二钠和和磷酸钙按10 3. 0-3. 5 5-15比例混合配制形成三元溶液，溶胶-凝胶转变温度范围30-39°C，pH范围7.00-7.40，得到可注射型盐酸化壳聚糖/磷酸钙的溶胶-凝胶转变体系。
2.根据权利要求1所述的一种骨组织工程用可注射型支架材料的制备方法，其特征在于采用的壳聚糖可以是壳聚糖的衍生物羧甲基壳聚糖或磷酸化壳聚糖；所述磷酸钙可以是β-磷酸三钙、α-磷酸三钙或羟基磷灰石生物活性陶瓷。
全文摘要
本发明公开了一种骨组织工程用可注射型支架材料的制备方法，属于生物医学工程领域的骨组织工程材料技术。该方法采用包括盐酸化壳聚糖与β-甘油磷酸二钠和磷酸钙形成三元分散体，主要经过壳聚糖的盐酸化和溶液中分子间的疏水相互作用制备而成。本发明优点在于制备的温度响应性可注射型壳聚糖/磷酸钙溶胶-凝胶转变体系，通过调控与水分子间相互作用，实现溶胶-凝胶转变的温敏化。组分的优化使其适于注射应用，在体内原位形成，同时增强其对骨组织的仿生程度，使此注射型支架材料更适合于骨重建，且其临床应用方便。
文档编号A61L27/12GK102475917SQ20101055361
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者杜冲 申请人:大连创达技术交易市场有限公司