[发明专利]明胶/纳米骨磷灰石的多孔骨修复框架材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，特别涉及一种经由生物矿化原理制备得到的明胶/纳米骨磷灰石的多孔骨修复框架材料，以及该多孔骨修复框架材料的制备方法与应用。

背景技术

自然骨是钙磷盐经过非胶原大分子的诱导成核，并经胶原大分子规范生长而成的具有精密分级结构的复杂生物矿化系统。非胶原大分子是由十八种氨基酸组合排列而成的蛋白质大分子，其分子链上具有有利于钙磷盐成核位点，可以有效降低钙磷离子从溶液中沉淀的界面能。胶原大分子也是由十八种氨基酸组合排列而成的蛋白质大分子，但是胶原大分子由两条α1和一条α2链左旋而成，其分子链上的羧基和氨基基团大多参与了胶原纤维分子内的化学键和，只有少数的基团暴露在外，成为规范钙磷盐生长的基点。

明胶是胶原降解的产物，它不仅保持了胶原作为生物材料所特有的一些优点。与胶原相比，明胶无抗原性，植入体内无免疫排斥反应；而且价格便宜，易溶于水，容易处理；明胶的结构单元为甘氨酸-脯氨酸和羟脯氨酸与赖氨酸(Gly-Pro-Hyp-Hyl)，是柔性两性电解质，有利于细胞粘连。所以利用明胶作为钙磷盐成核与生长的模板，模拟生物矿化体系，制备化学成份与自然骨类似的骨修复复合材料也是必然选择。

中国专利(申请号200810052418.1)公开了一种纳米片状羟基磷灰石与明胶复合材料和制备方法。该材料的羟基磷灰石含量高达33％以上，并且具有片层状结构，层间距为5.8～6.3nm，使羟基磷灰石和明胶二者达到纳米尺度上的复合。但是该材料还不是钙磷盐与明胶的分子程度上的复合。

中国专利(申请号200410003454.0)公开了一种生物矿化丝蛋白/高分子复合多孔框架材料及其制备方法。该方法首先经由生物矿化原理获得丝蛋白与钙磷盐的沉淀物，然后将该沉淀物进一步与生物相容性较好的高分子复合，得到的多孔框架材料具有良好的生物相容性和生物降解性，能够用于临床修复。但是该制备方法还是比较繁琐，溶解高分子时会用到一些有毒的有机试剂。

韩国的Hae-Won Kim等人利用生物矿化原理合成了明胶和纳米羟基磷灰石复合的多孔材料(Kim H-W，Knowles JC，Kim H-E.Porous scaffolds of gelatin-hydroxyapatite nanocomposites obtained by biomimetic approach：Characterization and antibiotic drug release.Journal of Biomedical Materials Research Part B：Applied Biomaterials 2005；74B(2)：686-698.)。该多孔材料中的纳米羟基磷灰石的比例最高占到了30wt％，孔隙率达到89～92％，孔径大小在0.5～1μm和300～500μm。作者利用该多孔材料包覆了抗菌药物四环素，研究了四环素在该材料中的释放效率，结果表明四环素释放速率可控。但是作者只研究了Ca/P为1.667的钙磷盐与明胶的复合材料。

本发明利用生物矿化原理，直接在明胶溶液中制备出多种钙磷盐与明胶分子分散均匀的多孔骨修复框架材料。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种成本低的可用于骨修复的明胶/纳米骨磷灰石的多孔骨修复框架材料；本发明使得纳米骨磷灰石和明胶二者达到分子尺度上的复合，达到模拟天然骨组织结构的多孔框架材料。

本发明的目的之二在于提供一种制备工艺简单，可适合规模化生产的经由生物矿化原理进行制备明胶/纳米骨磷灰石的多孔骨修复框架材料的方法。

本发明的目的之三在于提供明胶/纳米骨磷灰石的多孔骨修复框架材料的应用。

本发明的可用于骨修复的明胶/纳米骨磷灰石的多孔骨修复框架材料，是利用生物矿化原理直接从水溶液中制备明胶与纳米骨磷灰石的多孔复合材料，该多孔复合材料与自然骨有类似的化学组成；其中，纳米骨磷灰石的Ca/P的摩尔比值为1～2.2，纳米骨磷灰石与明胶的质量含量比为1.2∶1～1∶33。

所述的多孔骨修复框架材料中可进一步含有消炎药物、鹿茸多肽或骨生长诱导因子中的一种。

所述的多孔骨修复框架材料的孔隙率为35％～90％；所述的多孔骨修复框架材料的孔径为30～500μm。

所述的明胶是交联的明胶或未交联的明胶。

所述的交联的明胶或未交联的明胶选自交联的或未交联的骨胶、交联的或未交联的皮胶、交联的或未交联的鱼胶中的一种或几种。