[发明专利]骨修复材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种骨修复材料及其制备方法和应用，该材料的制备方法包括将结构导向剂、扩孔剂溶解后，加入钙源、硅源和磷源，调节pH值为9‑11，并在90‑110℃下放置56‑80小时后，在550‑600℃烘烧6‑10小时，得到生物活性玻璃，将生物活性玻璃与3‑氨基丙基三乙氧基硅烷混合14‑20小时，在80‑150℃烘烧20‑30小时，氯仿洗涤后烘干，得到氨基修饰的生物活性玻璃。该氨基修饰的生物活性玻璃与细胞因子在37℃二氧化碳培养箱孵育4‑6小时，以促进吸附，得到骨修复材料。该材料能够促进成骨细胞的增殖、成骨方向分化及矿化过程，具有很好的细胞相容性及促进骨生成作用，在骨缺损修复过程中作为修复材料具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体的涉及一种骨修复材料及其制备方法和应用。

背景技术

生物活性玻璃是孔径介于2-50nm的一类多孔材料，主要含有硅、钙和磷，它具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点。这些特点使得它在大分子的吸附、分离中具有广泛的应用。该材料具有良好的生物活性，可使新骨生成与材料降解速度相匹配，溶出的离子可以激活成骨基因的表达，可促进成骨细胞形成、增殖、分化及细胞外基质矿化，发挥骨诱导作用。具有良好的生物相容性、生物可降解性，可促进无机盐的沉积、成骨细胞粘附，与骨组织结合紧密，发挥骨传导的作用。生物活性玻璃以其优异的骨诱导性和骨传导性，引起了生物医用材料界的高度关注。

然而，现有的生物活性玻璃由于其本身的性质，对生物大分子的吸附作用受限。即使该材料吸附了生物大分子，生物大分子也不能从材料中缓慢释放出来，产生瀑释现象，因而不能满足人们对骨修复速率与效果的需求。这一问题制约了生物活性玻璃在对骨形成过程促进方面的运用。现有的骨修复材料虽然具有一定的骨传导性，能够提供不同水平的结构支持，已在临床上应用于大块骨缺损的修复。但是生物活性玻璃的骨诱导性不足，导致细胞响应时间长、成骨方向分化能力差，呈现出骨再生和骨重建速度慢等问题。

表皮生长因子(EGF)是一种小肽，由53个氨基酸残基组成，是一种多功能的生长因子，在体内体外都对多种组织细胞有强烈的促分裂作用。表皮生长因子在骨中能够促进生成大量的成骨细胞而抑制破骨细胞的生长。然而，EGF会在骨中很快被代谢过程消耗殆尽，无法完成骨修复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种骨修复材料及其制备方法和应用，该发明解决了现有生物活性玻璃对生物大分子吸附释放能力较差，骨诱导性不足，导致细胞响应时间长、成骨方向分化能力差，呈现出骨再生和骨重建速度慢；表皮生长因子在骨修复过程中代谢速度过快而无法完成骨修复过程的技术问题。

本发明提供了一种骨修复材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将结构导向剂的酸性溶液与扩孔剂溶液混合后加入由硅源、钙源和磷源混合而成的原料混合物中，在40～50℃下搅拌均匀，即至形成具有玻璃网络结构的混合物后，调整所述混合物的pH值至碱性后在90～110℃下静置沉淀，洗涤所得沉淀物至其pH为7-7.4后，在550-600℃下烘烧所得沉淀物6-10小时得到生物活性玻璃；

(2)将所述生物活性玻璃与3-氨基丙基三乙氧基硅烷混合14-20小时后，在80-150℃下烘烧20-30小时，氯仿洗涤后烘干，得到氨基修饰的生物活性玻璃；

(3)向所述氨基修饰的生物活性玻璃中加入质量浓度为10-30ng/mL的表皮生长因子溶液后孵育4-6小时，除去上清，在37-50℃下烘烤12-20小时后，得到所述骨修复材料；

所述结构导向剂为PEO₂₀-PPO₇₀-PEO₂₀；

所述硅源、所述钙源和所述磷源按物质的量比为2.2-3.7:0.8-1.4:1混合。