[发明专利]明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置

说明书

一、技术领域

本发明属于一种应用于生物医学领域的球状颗粒材料的制备技术，具体涉及一种天然聚合物明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙复合球形多孔颗粒材料的制备方法。 

二、背景技术

现有技术：明胶是一种将胶原三螺旋结构转化为无规则链而获得的蛋白质，是一种热水可溶的多肽混合物，因而具有生物可降解性及良好的生物相容性。由于具有良好的成膜性，明胶在口服药品的胶囊中得到广泛应用；同时，明胶还具有活化巨噬细胞和止血作用，可用于制造伤口包扎、止血材料和人造皮肤，以及硬组织修复用填充材料。 

甲壳素广泛存在于虾、蟹和昆虫等节肢动物的外壳和菌、藻类等低等植物的细胞壁中，是自然界中最为丰富的生物高分子之一，是一种极为丰富的天然再生资源。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，无毒、生物相容性好、可生物降解，近年来，作为天然医用高分子材料在可吸收手术缝合线、止血材料、伤口包扎材料以及人造皮肤等方面的研究十分引人注目。同时，壳聚糖也是一种优良的硬组织修复材料，在骨折可吸收固定材料和骨缺损填充材料方面也得到应用。 

β-磷酸三钙(β-TCP)是生物降解或生物吸收型生物活性陶瓷材料之一，当它被植入人体后，降解产生的Ca、P能进入活体循环系统，有助于新骨形成，它可作为人体硬组织如牙和骨的理想替代材料，具有良好的可生物降解性、生物相容性和生物无毒性。因此，β-磷酸三钙是一种较为理想的硬组织修复材料。 

单纯的壳聚糖降解速度过于缓慢，加入明胶后能加快材料的降解速度。另一方面，明胶—壳聚糖复合材料中，壳聚糖带正电荷，通过静电作用与明胶蛋白分子结合，而明胶中含有大量的氨基和羧基这样的亲水基团，因而随着明胶的引入，增加了壳聚糖的亲水性能，从而也提高了溶质的透过能力及透氧性能，同时明胶 还可促进细胞在复合材料上的黏附、增殖、分化和分泌细胞外基质。若将明胶、壳聚糖与β-磷酸三钙复合制备复合材料，既有天然高分子材料的良好生物相容性和生物可降解性，又有良好的力学性能，材料的性能将得到很大的改善。 

三、发明内容

本发明提供了一种制备具有均一分布颗粒直径的明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙球形多孔颗粒材料的制备方法。 

本发明的技术方案为一种明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙球形多孔颗粒材料，所述的明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙球形多孔颗粒材料的球形颗粒，粒径为φ0.8～4mm，颗粒本体内部为孔径小于150μm的微孔，微孔之间互通，明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙球形多孔颗粒材料的孔隙率为80～95％，质量比明胶：壳聚糖＝(1～9)：(9～1)，β-磷酸三钙与明胶和壳聚糖总量的质量比为(6～1)：(1～5)。 

一种制备所述的明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙球形多孔颗粒材料的制备方法，制备步骤为： 

第一步，按质量比明胶：壳聚糖＝(1～9):(9～1)的比例称取明胶和壳聚糖，按β-磷酸三钙与明胶和壳聚糖总量的质量比为(6～1)：(1～5)称取纳米β-磷酸三钙； 

第二步，将第一步称取的明胶和壳聚糖加入温度为55～75℃，质量浓度为1～5％的醋酸溶液中，配制质量浓度为3～22％的明胶-壳聚糖溶液，加入纳米β-磷酸三钙，充分搅拌得到悬浮液； 

第三步，将第二步制备好的明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙悬浮液从加料口加入储料罐，通过压力表和压力控制阀控制储料罐中的压力为0.08～0.5MPa，以保证明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙悬浮液从管径为φ0.5～3mm的导液管以10～60滴/min的速度均匀流出。从导液管流出的明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙悬浮液在管口处长大到约φ0.8～4mm的近球形颗粒后滴落，在下落过程中，由于表面张力的作用形成球状，而后滴入保温容器内的温度为-(10～20)℃的冷凝液中冷凝，形成球形度好、粒径均一的明胶-壳聚糖-β-磷酸三钙球形多孔颗粒材料。 

根据表面张力公式： 

mg＝2πrσ 

式中：m为液滴质量；r为毛细管外半径；σ为表面张力；g为重力加速度。当明胶-壳聚糖溶液的密度和粘度一定时，在无外界干扰的条件下，该法可以制备出球形度好、粒径均一的球形颗粒。

第四步，将第三步冷凝后的球形颗粒分离、冷冻干燥；将冷冻干燥后的球形颗粒放入质量浓度为0.25～2.5％的交联剂交联处理，然后用无水乙醇清洗，得到明胶—壳聚糖球形多孔颗粒材料。所述的冷凝液为二甲基硅油和植物油。所述的交联剂为甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一种。