[发明专利]一种丝素蛋白改性的骨水泥多孔支架及制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物医用材料技术领域的方法，具体是一种丝素蛋白改性的磷酸钙类骨水泥多孔支架及制备方法和应用，以自制的α-TCP为粉末主体，使用盐粒为致孔剂制备多孔支架后浸泡在丝素蛋白溶液中，取出后干燥使支架表面附着一层丝素蛋白，制备得到丝素蛋白表面改性的骨水泥多孔支架。

背景技术

磷酸钙类骨水泥由于其具备良好的生物相容性以及骨诱导性，在骨损伤修复方面具有广阔的应用前景。磷酸钙类骨水泥通常由两种或以上磷酸钙盐的粉末混合后与固化液在一定的固液比例下调匀，发生水化反应，能在室温或人体环境中自固化，具有自由塑形、固化温和的特点。α-TCP [α相-磷酸三钙]常应用于磷酸钙类骨水泥的粉体，能与中性固化液在室温发生水化反应，生成主要成分为羟基磷灰石的磷酸钙骨水泥，与人体骨的无机成分相似。目前市场上对于磷酸钙类骨水泥的使用，一种是应用于微创手术的注射型骨水泥，一种是经过体外塑形固化后，制备成骨棒、骨块等骨水泥支架，用于开放式手术的骨损伤修复。其中，磷酸钙类骨水泥多孔支架由于增加了材料的表面积，一方面可为细胞粘附提供更大的空间，促进骨细胞生长，并允许血管组织在内部生长[Yao Jun, et al, Biomaterials, 2005]，另一方面有利于材料与体液充分接触，加快材料的降解。

骨损伤修复过程中，受创的毛细血管内皮分裂、增生，向损伤内部延伸，在血管内血液的冲击下逐渐形成管腔，再经过一系列过程形成相应的血管平滑肌及外膜，完成骨血管再生过程[Ausprunk DH, MicrovascRec, 1997]。血液的供应对骨组织再生有积极促进作用，充足的血供确保了骨折修复需要的血液细胞成分的释放。丝素蛋白具有良好的生物相容性和生物可降解性，对表皮细胞的生长具有促进作用，以丝素蛋白为支架构建材料的组织工程研究中，常将其作为一种膜修复材料广泛应用于血管、皮肤、人工韧带等组织的修复[王宏昕, 中国修复重建外科杂志, 2007]。

在磷酸钙类骨水泥的研究中，丝素蛋白常用于增强剂使用，通过丝素纤维与骨水泥粉末的复合，增加固化后骨水泥的力学性能，而忽视了丝素蛋白在血管修复方面的优势，大大限制丝素蛋白在骨修复上的应用。本发明针对以上背景，利用磷酸钙类骨水泥的骨传导性、骨诱导性的优势，同时结合丝素蛋白及骨水泥多孔结构在骨血管修复方面的优势，提出一种丝素蛋白改性的骨水泥多孔支架的制备方法，使骨细胞在材料上粘附生长的同时加速骨血管的修复，进而加速骨组织的愈合。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种丝素蛋白改性的骨水泥多孔支架及制备和应用，开发出一种满足临床需求的新型骨修复材料。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：将摩尔比为2:1的磷酸氢钙与碳酸钙粉末充分混合；采用固相反应法，通过控制反应条件，制备得到作为骨水泥粉末主体的α-TCP粉末；研磨盐粒并过筛得到粒径大小100-300μm的盐颗粒，与α-TCP充分混合制备出骨水泥粉末；与固化液混合固化，放入37℃水浴浸泡24h使盐粒溶解得到骨水泥多孔支架；将该支架放入质量分数为5-30%的丝素蛋白溶液中浸泡24h，取出后置于60℃烘箱中干燥，制备得到丝素蛋白表面改性的骨水泥多孔支架。

一种丝素蛋白改性的骨水泥多孔支架的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

（1）采用固相反应法将原料磷酸氢钙与碳酸钙按摩尔比2:1充分混合后，在1250-1400℃煅烧2-4h并急速冷却至室温，制备α-TCP粉末，产物经湿法球磨控制粒径在2-4μm；

（2）以上述α-TCP粉末为主体，以粒径为100-300μm盐粒为致孔剂，质量分数为0.5-5%的磷酸氢二钠溶液作为骨水泥固化液，将粉末充分混合之后与固化液按一定比例调和并固化，于37℃水浴中浸泡除去致孔剂，制备骨水泥多孔支架；

（3）将上述多孔支架浸泡于质量分数为5-30%的丝素蛋白溶液中24h，取出后置于60℃烘箱中干燥，制备得到丝素蛋白表面改性的骨水泥多孔支架。

步骤（1）所述的固相反应法的原料混合方式为使用无水乙醇为介质的湿法球磨，转速为400rpm，球磨时间为1-4h，球料比为质量比3:1。

步骤（1）所述的产物球磨方式为使用无水乙醇为介质的湿法球磨，转速为400rpm，球磨时间为6h，球料比为质量比4:1。

步骤（2）所述的致孔剂是经研磨后过筛所得，混合比例为质量分数10-50%，混合方式为使用研钵混合或干法球磨。

步骤（2）所述的骨水泥粉末与固化液的比例为1.0g/mL-2.0g/mL。