[发明专利]掺锌磷酸钙微球胶原复合仿生支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于医学领域，具体涉及掺锌磷酸钙微球胶原复合仿生支架的制备方法。

背景技术

骨缺损修复一直是生物医学研究的热点方向之一。自体骨移植一直是临床骨缺损治疗的金标准，但是该方法面临着自体骨来源有限，手术时间延长及术后并发症发生率增加等问题。对于临床最常用的同种异体骨移植也面临着费用高昂，疾病传播及免疫排斥反应等缺点。因此，开发具有优良骨缺损修复能力的生物材料具有较广阔的临床应用前景。

组织工程的发展为骨缺损修复的治疗提供了更多的选择方案。骨组织工程支架在骨缺损修复方面的价值无论在基础研究还是在临床应用方面皆得到了充分验证。现常用的支架包括生物陶瓷，生物玻璃，多孔金属，有机聚合物等。磷酸钙/胶原复合仿生支架因其具有与人体骨组织相似的成分及结构具有良好的生物相容性及骨修复性能，而且在基础研究和临床应用中受到越来越多的青睐。

磷酸钙/胶原复合仿生支架中胶原作为框架起到力学支撑和保持结构稳定性的作用，而磷酸钙不仅可以增强支架的力学性能而且提高支架的骨传导性及骨诱导性。制备磷酸钙/胶原复合仿生支架最常见的方法之一是将胶原浆液与磷酸钙颗粒通过一定的比例混合，冷冻干燥，最后通过化学交联成形。O’Brien等人(ACS Appl.Interfaces 8(2016)23477-88)使用羟基磷灰石纳米颗粒与胶原复合合成了一种双相复合支架，并研究了该支架的力学性能及成骨能力。

目前文献中报道合成纳米级磷酸钙颗粒所使用的磷源主要为无机含磷分子如磷酸氢二钠，合成的磷酸钙结构一般为纳米级的棒状颗粒，结构及成分比较单一。然而人骨中的磷酸钙一般掺杂部分其它元素，如锌，镁,锶等。这些元素在骨骼发育及维持骨稳态的过程中发挥重要作用。利用含磷有机分子如磷酸肌酸、三磷酸腺苷或二磷酸果糖作为磷源，通过加热使含磷有机分子缓慢水解释放出磷酸根离子，并与溶液中的钙离子和其它活性元素反应可以形成掺杂特定活性元素的磷酸钙微球。利用该掺杂特定活性元素的磷酸钙微球与胶原复合获得仿生复合支架还鲜有人报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了掺锌磷酸钙微球胶原复合仿生支架的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：通过离子掺杂制备掺锌磷酸钙微球；

步骤2：将所述的掺锌磷酸钙微球与胶原溶液混合，得到胶体；

步骤3：将所述的胶体通过冷冻干燥得到多孔支架；

步骤4：将所述的多孔支架进行化学交联，得到所述的掺锌磷酸钙微球胶原复合仿生支架。

较佳地，所述的步骤1的离子掺杂还包括以下步骤：

步骤1.1：将水溶性钙盐和水溶性锌盐溶于去离子水中，并调节溶液的pH值为4～11，形成第一溶液；

步骤1.2：将含磷生物分子溶于去离子水中，形成第二溶液；

步骤1.3：将所述的第二溶液逐滴加入所述的第一溶液中，并控制溶液体系的pH值为4～11，室温下搅拌均匀，得到混合溶液；

步骤1.4：将所述的混合溶液加热到100～200℃，然后进行离心分离、洗涤和干燥，即得所述的掺锌磷酸钙微球。

较佳地，所述的掺锌磷酸钙微球与所述的胶原溶液的质量比为1:10～10:1。更佳地，其质量比为1:1～9:1。

较佳地，所述的胶原溶液中的胶原为皮肤来源胶原或跟腱来源胶原。更佳的，为牛跟腱来源的I型胶原。

较佳地，所述的化学交联采用的交联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)或N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的酒精溶液中的一种或多种。

较佳地，所述的水溶性钙盐为氧化钙、氧化钙水合物、硝酸钙、硝酸钙水合物、乙酸钙及乙酸钙水合物中的一种或多种。

较佳地，所述的水溶性锌盐为氧化锌、氧化锌水合物、硫酸锌、硫酸锌水合物、乙酸锌及乙酸锌水合物中的一种或多种。

较佳地，所述的含磷生物分子为磷酸肌酸或磷酸肌酸盐。

较佳地，所述的步骤1.4中，所述的加热采用微波加热或水热反应。

较佳地，所述的水溶性钙盐和所述的水溶性锌盐摩尔量总和与所述的含磷生物分子的摩尔比为1:10～10:1。更佳地，其摩尔比为1:2～5:1

较佳地，所述水溶性锌盐和水溶性钙盐的摩尔比为1:1000～1:5，更佳地，其摩尔比为1:100～1:10。

较佳地，所述含磷生物分子的摩尔浓度为0.001～1摩尔/升，优选为0.01～0.1摩尔/升。