骨替代材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110575565A(43)申请公布日2019.12.17(21)申请号201910960935.7A61L27/58(2006.01)(22)申请日2019.10.11(71)申请人许和平地址美国麻省比里瑞卡市吉尔曼路31号申请人马克·斯拜克迈伦·斯佩克特(72)发明人马克·斯拜克许和平迈伦·斯佩克特范彧许剑松(74)专利代理机构北京载博知识产权代理事务所(普通合伙)11116代理人倪俊(51)Int.Cl.A61L27/24(2006.01)A61L27/10(2006.01)A61L27/12(2006.01)A61L27/56(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称骨替代材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种由β-三磷酸钙和羟基磷灰石双相复合生物陶瓷，含有硅、钙、磷等成分的具有生物活性的生物玻璃和具有三螺旋结构的I型胶原复合而成的骨替代材料，及其制备方法和应用。该新型材料具有免疫抗原性低，生物相容性佳，高性能的成骨作用，以及较长时间的体内存留。将其应用为骨替代材料，在骨缺损、骨创伤特别是脊柱融合术后中使用，能够有效地增加植骨的成骨率，减少患者自身供骨的痛苦与负担，减少二次手术的几率与病人痛苦，为患者谋取更大的福利。CN110575565ACN110575565A权利要求书1/2页1.一种骨替代材料，其特征在于：由包括β-三磷酸钙和羟基磷灰石的双相复合生物陶瓷、生物活性玻璃以及保持胶原特有三螺旋结构的I型胶原纤维构成；其中，双相复合生物陶瓷与生物活性玻璃共同占比60-95wt%，I型胶原纤维占比40-5wt%；双相复合生物陶瓷与生物活性玻璃的质量比为（58-93）:（1.5-3）。2.根据权利要求1所述的骨替代材料，其特征在于：所述双相复合生物陶瓷中，β-三磷酸钙占比70-90wt%，羟基磷灰石占比30-10wt%；所述双相复合生物陶瓷呈颗粒状，粒径为0.5-5毫米，孔径为50-1000微米，孔隙率为60-90%。3.根据权利要求1或2所述的骨替代材料，其特征在于：所述生物活性玻璃包括二氧化硅（SiO2）、氧化钠（Na2O）、氧化钙（CaO）和五氧化二磷（P2O5），其质量比为（45±5）:（24.5±5）:（24.5±5）:（6±5）；所述生物活性玻璃呈球型颗粒状，粒径为150-800微米；所述生物活性玻璃优选为45S5。4.根据权利要求1至3任一项所述的骨替代材料，其特征在于：所述I型胶原纤维为以牛跟腱为原料，提取获得的蛋白纯度在98%以上的保持I型胶原三螺旋结构的医用天然胶原材料。5.一种根据权利要求1至4任一项所述的骨替换材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：（1）处理I型胶原纤维，获得I型胶原纤维浓缩溶液；（2）按比例将双相复合生物陶瓷和生物活性玻璃依次添加至步骤（1）获得的I型胶原纤维浓缩溶液；（3）将步骤（2）获得的溶液分装至模具中；（4）进行冷冻干燥；（5）对步骤（4）经冷冻干燥的产物进行低温环氧乙烷或者伽马射线灭菌消毒，获得骨替代材料。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤（1）将I型胶原纤维溶于0.0005-0.002摩尔/升的盐酸溶液中，形成浓度为1-4wt%的悬浊液，优选为0.75-2wt%；在-2～15℃的温度下、以10,000-20,000转/分持续搅拌30-90分钟，使I型胶原纤维悬浊液均质化；随后对均质化后的溶液进行浓缩，即在定速摇床上以25-100转/分的频率摇动，进行真空抽气，持续30-60分钟，随后进行真空过滤，获得浓缩溶液；该步骤中，通过0.5-2摩尔/升的盐酸溶液和0.5-2摩尔/升的氢氧化钠溶液维持pH值介于4-6。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：步骤（2）包括（a）按比例精准称取包括β-三磷酸钙和羟基磷灰石的双相复合生物陶瓷，并在30-90秒的时间内将其添加至I型胶原纤维浓缩溶液中，搅拌均匀；（b）边搅拌边在步骤（a）获得的溶液中添加0.5-2摩尔/升的盐酸溶液，调节溶液pH值至4-6；（c）按比例精准称取生物活性玻璃，边搅拌边将其逐步添加至步骤（b）获得的溶液中，至混合均匀；优选地，步骤（3）包括采用316L不锈钢冷冻模具，模具长250-350毫米、宽150-300毫米、厚3-10毫米，样品槽尺寸分别为35x100x5毫米、28x82x5毫米、26x62x5毫米、21x52x5毫米和20x30x5毫米，盖板厚度3-10毫米，覆盖20-40目的高分子尼龙纱网。8.根据权利要求5至7任一项所述的方法，其特征在于：步骤（4）具体包括（a）预冷冻阶段，温度设置为-20～-4℃，时间30-90分钟，呈动态或持续状态；（b）冷冻阶段，温度设置为-2CN