[发明专利]一种新型掺锶γ-聚谷氨酸/磷酸三钙复合材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于生物医学领域，具体涉及一种新型掺锶γ-聚谷氨酸/磷酸三钙复合材料及其制备方法。

背景技术

磷酸三钙（TCP）是近年来发展起来的一种人工骨移植材料，它主要由钙、磷离子构成，化学式为Ca₃(PO₄)₂，与骨中的无机成分相似，包括高温型的α相和低温型的β相两种。TCP作为骨修复材料已经有三十多年的研究历史。但磷酸三钙单独作为骨修复材料使用时，又存在种种缺陷，使其在临床上的应用受到了限制。磷酸三钙主要不足有：（1）具有韧性差、脆性大、抗折强度低，不能承重，只能用于不承重的骨缺损；（2）缺乏诱导活性，材料植入骨缺损区后只能靠骨传导作用使骨组织生长，骨生长量少，需时长，骨长入深度有限，不适合修复长段骨的缺损；（3）降解速度难以控制，不能与新生骨生长速度相匹配。

γ-聚谷氨酸（Polyγ-glμtamicacid，γ-PGA）是一种可由微生物大量生物合成的氨基酸聚合物，它由D-型或L-型谷氨酸通过γ-酰胺键连接而成，通常它由5,000个左右谷氨酸单体组成，相对分子质量一般在10万～100万。作为一种水溶性、生物可降解性、无毒、生物适应性的高分子聚合物，γ-聚谷氨酸具有增稠、乳化、凝胶、成膜、保湿和粘结等功能，可以与其他材料聚合形成新型复合材料，在生物医学领域中，可以作为药物载体、止血剂、生物性粘着剂、组织修复，具有很大的应用前景。

锶(strontinm,Sr)人体内的一种必需的微量元素，在骨中的含量约占骨重量的0.01%。国外近年来的研究发现锶在骨中能促进骨的形成，增强骨的强度。试验研究证实锶盐具有抗骨吸收和增加骨形成的作用，锶盐可以抑制破骨细胞的活性，促进成骨细胞的活性，促进骨盐的沉积；其与羟基磷灰石和磷酸三钙等复合后，其机械强度、溶解性及诱导成骨能力等特性明显得到改善；锶盐口服有治疗骨质疏松症的作用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种生物相容性好，有效强度高，降解速率可控的新型掺锶γ-聚谷氨酸/磷酸三钙复合材料及其制备方法，该制备方法具有工艺简单等特点。

本发明研究将生物高分子γ-聚谷氨酸和微量元素锶引入到磷酸三钙中，通过在磷酸三钙原位聚合过程中掺入γ-聚谷氨酸和锶，制备出掺锶γ-聚谷氨酸/磷酸三钙复合材料，不仅能增强磷酸三钙的力学强度和控制降解速率，而且在掺锶γ-聚谷氨酸/磷酸三钙复合材料降解时，能在缺损部位的骨修复过程中逐步释放并提供成骨必需的元素钙、磷，同时产生游离的锶离子，锶离子以离子交换的形式与骨骼结合，可以增强骨骼矿物密度，同时具有促进成骨细胞生长和抑制破骨细胞形成的作用，可以促进骨骼的生长。

本发明的新型掺锶γ-聚谷氨酸/磷酸三钙复合材料是通过以下方法制备的：

（a）用可溶性钙盐配制钙离子浓度为0.3mol/L～60mol/L的钙离子溶液；用可溶性磷酸盐，按照Ca:P=3:2的摩尔比配制与钙离子溶液相对应浓度的磷离子溶液；用可溶性锶盐配制浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的锶离子溶液；

（b）将钙离子溶液和锶离子溶液等体积混合，然后将质量分数为2%～6%的γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸衍生物溶液，按γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸衍生物溶液中的羧基与钙离子的摩尔比为10～2:1的比例将γ-聚谷氨酸或γ-聚谷氨酸衍生物溶液加入到钙离子溶液和锶离子溶液混合的溶液中，50℃～80℃搅拌反应2～5小时，得到反应液；

（c）在步骤（b）所得的反应液中，逐滴加入与步骤（b）钙离子溶液同体积的磷离子溶液，边加边搅拌，搅拌速率为3000～4500r/min，搅拌温度控制在50～80℃，反应pH值控制为9～11，反应5～10小时后，再经陈化形成固体材料，去离子水洗涤除去固体材料上未反应的钙磷离子；

（d）用去离子水溶胀步骤（c）所得的洗涤后的固体材料，尔后流延成膜，再经真空冷冻干燥即得到新型掺锶γ-聚谷氨酸/磷酸三钙复合材料。

所述的步骤（a）的可溶性钙盐可以为氯化钙或四水硝酸钙；所述的可溶性磷酸盐为磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠或磷酸二氢铵；所述的可溶性锶盐为硝酸锶或六水氯化锶。

所述的γ-聚谷氨酸是按照专利公开号为：CN1932007A，发明名称为：γ-聚谷氨酸产生菌及利用该菌株制备γ-聚谷氨酸的方法制备获得。所述的步骤（b）中的γ-聚谷氨酸衍生物为γ-聚谷氨酸甲酯，γ-聚谷氨酸乙酯，γ-聚谷氨酸苄酯，或γ-聚谷氨酸多糖衍生物。