一种骨修复材料及其制备方法.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 103203040 B (45)授权公告日 2015.01.07 CN 103203040 B (21)申请号 201310129639.5 (22)申请日 2013.04.15 A61L 27/42(2006.01) A61L 27/54(2006.01) (73)专利权人 徐华梓 地址 325000 浙江省温州市鹿城区学院西路 109 号温州医学院附属第二医院骨科 (72)发明人 徐华梓 冯永增 倪晓 (74)专利代理机构 浙江杭州金通专利事务所有 限公司 33100 代理人 王桂名 (54) 发明名称 一种骨修复材料及其制备方法 (57) 摘要 本发明涉及一种骨。

2、修复材料及其制备方法。 该骨修复材料， 其有效成分由半水硫酸钙和鹿瓜 多肽注射液作为原料， 通过经过混合、 搅拌直至混 合液呈凝胶状， 再将混合液注入模具， 经过高压压 制， 取出并置于常温下挥发， 固化而制成。该骨修 复材料与人体的生物相容性好， 并且具有很好的 骨诱导活性， 可以较快地完成骨缺损的修复， 因此 在非常适合于骨外科临床应用。 (51)Int.Cl. 审查员 周丹 权利要求书 1 页 说明书 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书5页 (10)授权公告号 CN 103203040 B CN 103203040 B 1/1 页 2 。

3、1. 一种骨修复材料， 其特征在于 ： 该骨修复材料由以下按重量份数计的组分 ： 半水硫酸钙 90 份 鹿瓜多肽注射液 10-30 份 纯水 0-20 份 经过混合、 搅拌直至混合液呈凝胶状， 再将混合液注入模具， 然后在 8-10MPa 压强下， 将模具中的混合液压制成片， 最后取出并置于常温下挥发， 固化而制成 ； 所述的半水硫酸钙晶体的平均长度在30-35m之间， 平均宽度在24-29m之间， 平均 长径比在 1.25-1.30 之间。 2. 根据权利要求 1 所述的一种骨修复材料， 其特征在于 ： 所述鹿瓜多肽注射液为 30 份 ； 所述纯水为 0 份。 3. 根据权利要求 1 所述的。

4、一种骨修复材料， 其特征在于 ： 所述鹿瓜多肽注射液为 15 份， 纯水为 15 份。 4. 根据权利要求 1 所述的骨修复材料， 其特征在于 ： 所述的半水硫酸钙晶体的平均长 度为 33m， 平均宽度为 26m， 平均长径比为 1.27。 5. 一种如权利要求 1 所述骨修复材料的制备方法， 其特征在于 ： 该制备方法包括如下 步骤 ： a. 将所述半水硫酸钙、 鹿瓜多肽注射液和纯水三种混合或者半水硫酸钙和鹿瓜多肽注 射液两种混合， 再充分搅拌直至混合液呈凝胶状， 形成凝胶状的混合液 ； b.将步骤a所得混合液注入模具中， 经过8-10MPa的压强作用下， 将模具中的混合液压 制成片， 并在。

5、常温下使溶剂挥发， 固化得到固化物 ； c. 将步骤 b 中所得的固化物置于细胞培养皿中， 放入 37水浴箱中 24h 加强固化 ； d. 最后将步骤 c 所得的固化物经环氧乙烷消毒后， 得到骨修复材料成品。 6. 根据权利要求 5 所述的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 b 中所述压强为 10MPa。 7. 根据权利要求 6 所述的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 b 中所述模具为直径 5mm 的模 具。 权 利 要 求 书 CN 103203040 B 2 1/5 页 3 一种骨修复材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于医用生物材料领域， 涉及一种医用的骨修复材料及其制备方法。 。

6、背景技术 0002 现有骨修复材料包括自体骨、 同种异体骨以及人工骨材料三种。自体骨取自自身 的髂骨、 肋骨等松质骨， 具有良好的骨诱导性、 骨传导性及生物相容性等优点， 是治疗骨缺 损的金标准。 但存在着可供利用的骨量少， 取骨的部位存在着感染、 出血、 疼痛等并发症， 且 一定程度上影响美观等缺点。 同种异体骨来源广泛、 成骨性能良好， 但是存在着免疫排斥及 感染的风险。人工骨材料是目前研究及应用的热点。硫酸钙是常用的一种人工骨材料， 其 来源广泛， 价格低廉。医用硫酸钙 ( 外科级的 - 半水硫酸钙 ) 具有良好的生物相容性， 可 以制成各种形状， 能在体内被彻底降解吸收， 不引起免疫反。

7、应， 对周围组织不产生炎症反应 和异物刺激作用， 适合作为骨移植替代材料填充修复骨缺损。 但是硫酸钙的成骨活性较弱， 仅具有骨传导性， 缺乏骨诱导性， 且降解较快。植入体内后， 平均 1.4 个月即完全降解， 而机 体则需要至少 3 个月的时间才能修复骨缺损。 发明内容 0003 本发明的发明目的是提供一种与人体的生物相容性以及生物可吸收性好， 成骨速 度快的骨修复材料， 并且该骨修复材料的骨诱导活性好， 能为血管和成骨细胞长入提供骨 引导性基质， 并诱导间充质干细胞向骨细胞转化。 0004 为了实现上述发明目的， 本发明采用了以下技术方案 ： 0005 一种骨修复材料， 该骨修复材料由以下按。

8、重量份数计的组分 ： 0006 半水硫酸钙 90 份 0007 鹿瓜多肽注射液 10-30 份 0008 纯水 0-20 份 0009 经过混合、 搅拌直至混合液呈凝胶状， 再将混合液注入模具， 然后在 8-10MPa 压强 下， 将模具中的混合液压制成片， 最后取出并置于常温下挥发， 固化而制成。 0010 作为优选， 所述鹿瓜多肽注射液为 30 份 ； 所述纯水为 0 份。 0011 作为优选， 所述鹿瓜多肽注射液为 15 份， 纯水为 15 份。 0012 作为优选， 所述的半水硫酸钙晶体的平均长度在 30-35m 之间， 平均宽度在 24-29m 之间， 平均长径比在 1.25-1.3。

9、0 之间。 0013 作为优选， 所述的半水硫酸钙晶体的平均长度为 33m， 平均宽度为 26m， 平均 长径比为 1.27。 0014 一种上述骨修复材料的制备方法， 该制备方法包括如下步骤 ： 0015 a. 将所述半水硫酸钙、 鹿瓜多肽注射液和纯水三种混合或者半水硫酸钙和鹿瓜多 肽注射液两种混合， 再充分搅拌直至混合液呈凝胶状， 形成凝胶状的混合液 ； 0016 b.将步骤a所得混合液注入模具中， 经过8-10MPa的压强作用下， 将模具中的混合 说 明 书 CN 103203040 B 3 2/5 页 4 液压制成片， 并在常温下使溶剂挥发， 固化得到固化物 ； 0017 c. 将步骤。

10、 b 中所得的固化物置于细胞培养皿中， 放入 37水浴箱中 24h 加强固 化。 0018 d. 最后将步骤 c 所得的固化物经环氧乙烷消毒后， 得到骨修复材料成品。 0019 作为优选， 步骤 b 中所述压强为 10MPa。 0020 作为优选， 步骤 b 中所述模具为直径 5mm 的模具。 0021 本发明采用了上述组分比例和方法制备出来的骨修复材料， 这种骨修复材料与现 有的骨修复材料相比， 具有以下优点 ： 0022 一、 该骨修复材料与人体的生物相容性好， 原因在于该修复材料选用了半水硫酸 钙作生物相容性好的材料作为原材料， 并且鹿瓜多肽注射液在半水硫酸钙中混合非常均 匀， 分散性好。

11、， 再挥发、 固化制成， 该复合材料的生物相容性要优于单纯半水硫酸钙。 0023 二、 该骨修复材料的成骨性能良好， 具有很好的骨诱导活性。 作为骨骼空隙的填充 物或骨移植手术中作为人造骨时， 该骨修复材料不仅能持续地释放鹿瓜多肽， 延长其半衰 期， 实现活性因子的靶向释放， 在骨缺损局部发挥高效的诱导成骨作用， 为血管和成骨细胞 长入提供骨引导性基质， 形成稳定的新骨生长环境， 并诱导间充质干细胞向骨细胞转化 ； 同 时也能为植骨区域提供一定的力学支撑能力。该骨修复材料用在人体骨骼修复中， 降解速 度与单纯硫酸钙相同， 但能加速机体成骨时间， 平均 2.5 个月即可完成骨缺损的修复。 具体实。

12、施方式 0024 下面对本发明做进一步描述。 0025 实施例 1 ： 0026 一种骨修复材料， 该骨修复材料由半水硫酸钙和鹿瓜多肽注射液按照重量比为 90:30 的比例混合， 再经过如下步骤制备而成 ： 0027 (1) 按 90:30 的比例将定量的半水硫酸钙与鹿瓜多肽注射液混匀， 充分搅拌， 直至 半水硫酸钙均匀分布于鹿瓜多肽注射液中， 混合液呈凝胶状。 若简单混合， 并未将其搅拌至 凝胶状， 表明搅拌未充分， 结果会导致半水硫酸钙没有足够分散在鹿瓜多肽注射液中， 最终 导致骨修复材料的成骨活性的不均一， 从而降低其成骨速度 0028 (2) 将上述步骤 (1) 所得混合液注入直径 5。

13、mm 的模具中， 在 10MPa 压强作用下， 将 模具中的混合液压制制成 3mm 厚度片状材料 ； 并在常温下， 使得溶剂挥发， 得到固化物。 0029 (3) 将上述步骤 (2) 中所得的固化物置于细胞培养皿中， 放入 37水浴箱中 24h 加强固化。 0030 (4) 最后将步骤 (3) 所得的固化物在 400mg/l 的环氧乙烷下， 常压消毒 2 小时， 得 到骨修复材料成品， 并放入温度为 4冰箱密封、 避光保存。 0031 其中上述作为原料的半水硫酸钙是经环氧乙烷消毒的， 上述整个加工过程在无菌 环境中进行。 0032 上述半水硫酸钙由中国科学院宁波材料所提供， 半水硫酸钙晶体的平。

14、均长度是 33m 之间， 平均宽度是 26m， 平均长径比是 1.27。上述鹿瓜多肽注射液由哈尔滨誉衡有 限公司提供。 鹿瓜多肽注射液中有效成份是鹿瓜多肽， 其中鹿瓜多肽是一种是的复方制剂， 商品名为松梅乐， 由鹿科动物梅花鹿的骨骼和葫芦科植物甜瓜的干燥成熟种子经分别提取 说 明 书 CN 103203040 B 4 3/5 页 5 后制成的灭菌水溶液， 主要含有多种骨诱导多肽类生物因子、 甜瓜籽提取物、 多种游离氨基 酸和有机钙、 磷等成分， 具有调节骨代谢， 刺激成骨细胞增殖， 促进新骨形成的作用， 亦可调 节钙磷代谢， 增加骨钙沉积， 防止骨质疏松， 并具有抗炎、 镇痛、 抗风湿等作用。。

15、多项实验研 究表明， 其能促进骨组织中 BMP-2、 VEGF 等细胞活性因子表达的增加， 进而促进新骨的形 成， 利于骨折的愈合。 0033 实施例 2 ： 0034 实施例2与实施例1不同之处在于， 本实施例的骨修复材料由半水硫酸钙、 鹿瓜多 肽注射液和纯水按照重量比为 90:15:15 的比例混合的原料制成。其中的半水硫酸钙晶体 的平均长度是 30m 之间， 平均宽度是 25m， 平均长径比是 1.25。 0035 其中的制备方法中， 步骤 (2) 是在 10MPa 作用下， 将模具中的混合液压制制成 3mm 厚度片状材料， 再常温下使其挥发， 得到固化物。 0036 其余制备步骤均与实。

16、施例 1 一致。 0037 实施例 3 ： 0038 实施例2与实施例1不同之处在于， 本实施例的骨修复材料由半水硫酸钙、 鹿瓜多 肽注射液和纯水按照重量比为 90:10:15 的比例混合的原料制成。其中的半水硫酸钙晶体 的平均长度是 33m 之间， 平均宽度是 26m， 平均长径比是 1.28。 0039 其中的制备方法中， 步骤 (2) 是在 8MPa 作用下， 将模具中的混合液压制制成 3mm 厚度片状材料， 再在常温下使其挥发， 得到固化物。 0040 其余制备步骤均与实施例 1 一致。 0041 实施例 4 ： 0042 实施例2与实施例1不同之处在于， 本实施例的骨修复材料由半水硫。

17、酸钙、 鹿瓜多 肽注射液和纯水按照重量比为 90:10:20 的比例混合的原料制成。其中的半水硫酸钙晶体 的平均长度是 34m 之间， 平均宽度是 28m， 平均长径比是 1.29。 0043 其中的制备方法中， 步骤 (2) 是在 9MPa 作用下， 将模具中的混合液压制制成 3mm 厚度片状材料， 再在常温下使其挥发， 得到固化物。 0044 其余制备步骤均与实施例 1 一致。 0045 实施例 5 ： 0046 实施例2与实施例1不同之处在于， 本实施例的骨修复材料由半水硫酸钙、 鹿瓜多 肽注射液和纯水按照重量比为 90:30:5 的比例混合的原料制成。其中的半水硫酸钙晶体的 平均长度是。

18、 33m 之间， 平均宽度是 27m， 平均长径比是 1.27。 0047 其余制备步骤均与实施例 1 一致。 0048 对比例 ： 0049 CCK-8 细胞增殖 - 毒性实验 ： 0050 将上述实施例 1-5 分别与现有的骨修复材料即单纯硫酸钙做五组 CCK-8 细胞增 殖 - 毒性实验的对比实验， 得到下表 ： 0051 表 ： 实施例 1-5 与现有技术相比 0052 说 明 书 CN 103203040 B 5 4/5 页 6 0053 上述CCK-8细胞增殖-毒性实验是指利用CCK-8试剂盒所做的测试实验， CCK-8试 剂盒是一种基于 WST-8( 化学名 ： 2-(2- 甲氧。

19、基 -4- 硝苯基 )-3-(4- 硝苯基 )-5-(2,4- 二磺 基苯 )-2H- 四唑单钠盐 ) 的广泛应用于细胞增殖和细胞毒性的快速高灵敏度检测试剂盒。 其中 CCK 是 Cell Counting Kit 的简称， 该实验的原理是 ： 在电子耦合试剂存在的情况下， 可以被线粒体内的脱氢酶还原生成高度水溶性的橙黄色的甲臜产物(formazan)。 颜色的深 浅与细胞的增殖成正比， 与细胞毒性成反比。使用酶标仪在 450mM 波长处测定 OD 值， 间接 反映活细胞数量。 0054 该实验通过 OD 值反应细胞的增殖情况， OD 值越大， 意味着细胞的增殖越好。该实 验所用的细胞为成骨细。

20、胞， 这是成骨过程中主要的一种细胞。 它的增殖情况越好， 意味着骨 修复的速度越快。上述表表明了采用本发明实施例 1-5 的骨修复材料， 在其上成骨细胞 增殖速度均快于采用单纯硫酸钙。 0055 ALP 试验 ： 0056 将上述实施例 1-5 分别与现有的骨修复材料单纯硫酸钙做五组 ALP 试验。得到下 表。 0057 表 : 实施例 1-5 与现有技术相比 0058 0059 上述 ALP 试验是指利用碱性磷酸酶 (ALP) 检测试剂盒做的试验， 碱性磷酸酶是成 骨细胞所分泌的一种酶蛋白， 是成骨细胞功能和分化程度的特异性指标， 其活性的高低可 作为评估成骨细胞成熟的指标， 没有碱性磷酸酶。

21、， 成骨钙化不能发生。 0060 碱性磷酸酶是成骨细胞所分泌的一种酶蛋白， 是成骨细胞功能和分化程度的特异 性指标， 其含量越高， 意味着成骨细胞增殖、 分化能力越强， 也就表明骨的重建修复过程越 说 明 书 CN 103203040 B 6 5/5 页 7 活跃。表表明实施例 1-5 所采用的骨修复材料相比现有的单纯硫酸钙作为骨修复材料， 其成骨细胞增殖、 分化能力强， 骨的重建修复过程活跃。 0061 RT-PCR 试验 ： 0062 RT-PCR为反转录RCR(reverse transcription PCR)和实时PCR(real time PCR) 共同的缩写。逆转录 PCR， 或。

22、者称反转录 PCR(reverse transcription-PCR,RT-PCR)， 是聚 合酶链式反应 (PCR) 的一种广泛应用的变形。在 RT-PCR 中， 一条 RNA 链被逆转录成为互补 DNA， 再以此为模板通过 PCR 进行 DNA 扩增。通过此种检测手段， 检测细胞内成骨活性因子 在 RNA 水平的表达情况。 0063 将上述实施例1-5分别与现有的骨修复材料单纯硫酸钙做五组RT-PCR试验， 得到 下表。 0064 表 ： 实施例 1 与现有技术的对比 0065 0066 BMP ： 中文名为骨形态发生蛋白， 人骨形态发生蛋白不但具有良好的诱导成骨活 性， 可作为成骨因子。

23、应用于骨组织工程领域， 还是 7 种重要的发育调节因子。其中 BMP-2 与 成骨密切相关。 0067 RUNX2是转录因子RUNXX家族成员之一， 作为成骨细胞的特异转录因子,对骨组织 的形成和重建起着重要作用。 RUNX2决定着多能干细胞向成骨细胞分化， 促进软骨细胞的成 熟和软骨的血管化。另外， RUNX2 与破骨细胞和细胞外基质的形成也有关。 0068 TGF-b1 ： 转化生长因子1(transforming growth factor)TGF-1在骨的形成和 重建等方面起着重要作用。 0069 可见， 上述 BMP-2、 RUNX-2、 TGF-b1 均是成骨过程当中起重要作用的成骨活性因 子， 这些活性因子有助于提高成骨效率， 加快骨缺损的修复。根据表数据可知， 本发明实 施例 1-5 在诱导成骨、 促进干细胞向成骨细胞分化以及加速骨的形成等方面明显优于现有 的骨修复材料。 说 明 书 CN 103203040 B 7 。