一种人工骨修复材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种骨修复材料及其制备方法，具体是一种以胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙为原料制备的胶原蛋白/含镁磷酸三钙人工骨修复材料。
背景技术：
：：2.随着人口老龄化程度进一步加深，各种慢性病、交通事故、工伤及运动损伤的原因导致骨伤发病率逐年上升，急需开发用于骨缺损修复的新型人工骨材料。近年来，一批以羟基磷灰石、磷酸三钙为代表的磷酸钙类人工骨修复材料得到广泛应用。磷酸钙类材料的化学成分与人体骨骼中的无机成分相似，具有良好的生物相溶性，但是其仍然存在体内不可降解或降解速率与成骨周期不匹配、生物活性低等问题，难以满足日益增长的市场需求。3.现有骨修复材料多以羟基磷灰石为主，植入体内后表现出了一定的生物相容性，但其在体内降解缓慢。研究表明，羟基磷灰石在体内植入骨缺损位置数年后仍无明显变化，阻碍了新骨的长入。参见文献1：dorozhkins.v.,epplem.biologicalandmedicalsignificanceofcalciumphosphates.angew.chem.int.ed.2002,41:3130-3146。4.致密的羟基磷灰石材料植入后仅在表面形成新骨组织，缺乏诱导骨形成的能力。磷酸三钙材料与羟基磷灰石相比，降解性能更优，植入体内后可以与骨形成化学结合，但仍缺乏足够的生物活性，无法进一步促进新骨的形成。同时，磷酸三钙材料需高温煅烧制备，极大的提高了骨修复材料的成本。参见文献2：yadavm.k.,pandeyv.andetal.alow-costapproachtodevelopsilicadopedtricalciumphosphate(tcp)scaffoldbyvalorizinganimalbonewasteandricehuskfortissueengineeringapplications.ceram.int.2022,48:25335-25345。5.一些研究人员通过复合胶原蛋白分子提高磷酸钙材料的生物活性，胶原是人体骨的重要成分，具有优良的骨诱导性，可诱导骨细胞增殖分化。参见文献3：jiangq.s.,wangl.r.andetal.canineaclreconstructionwithaninjectablehydroxyapatite/collagenpasteforacceleratedhealingoftendon-boneinterface.bioact.mater.2023,20:1-15。6.但是，仅靠胶原蛋白分子提供生物活性远远不够。对于胶原蛋白和羟基磷灰石复合的方案，工艺上要胶原蛋白粉体与羟基磷灰石共混后90~130℃热压成型，其产品在降解性能（羟基磷灰石体内难以降解）、孔隙结构（热压成型较为致密）等方面具有明显不足。行业主流技术还包括胶原/羟基磷灰石复合冻干成型方法和多孔磷酸三钙陶瓷表面灌注胶原冻干技术。其中胶原/羟基磷灰石复合冻干成型方法使用的纳米级羟基磷灰石粉末含量为20-80%，分散性不佳，无法实现更高的陶瓷相含量，且羟基磷灰石在体内难以降解，不利于新骨的生成与长入。而多孔磷酸三钙陶瓷表面灌注胶原冻干技术的主体为烧结后的磷酸钙陶瓷，基体韧性不足，无法做到胶原蛋白特有的塑形技术。技术实现要素：7.本发明的目的在于提供一种人工骨修复材料，其具有较高的陶瓷成分含量，且陶瓷成分在胶原蛋白中的结合性和分散性均较好，避免了在体内应用过程中出现脱落及炎症问题；具有较高的生物活性和降解性，该人工骨修复材料在体内降解的同时新生骨组织可长入直至骨缺损部位被完全替代。8.本发明的目的还在于提供一种该人工骨修复材料的制备方法。9.本发明的第一个方面提供一种人工骨修复材料，所述人工骨修复材料为具有多孔结构的复合材料，其原料包括胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体，所述多孔含镁磷酸三钙粉体为由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，所述多孔含镁磷酸三钙粉体的粒径为1~20μm；所述人工骨修复材料中多孔含镁磷酸三钙的质量百分比为50~95%。10.在一优选的实施例中，所述人工骨修复材料中含镁磷酸三钙的质量百分比为85~95%，即获得的人工骨修复材料中陶瓷成分的含量可达85%以上。11.在一优选的实施例中，原料中所述胶原蛋白和所述多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比为0.05~1。12.在一优选的实施例中，所述人工骨修复材料中多孔含镁磷酸三钙的质量百分比为50~95%。13.在一优选的实施例中，所述人工骨修复材料的孔隙率为70~95%。14.在一优选的实施例中，所述人工骨修复材料由胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体交联复合成型制得。15.在一优选的实施例中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体中镁元素的质量百分比小于或等于3%。16.在一优选的实施例中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体由如下步骤制得：配制钙盐和镁盐的混合溶液，作为第一溶液；配制磷酸盐溶液，并用碱液调节ph至9.5~10.5，作为第二溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液加热混合，在60~95℃及搅拌条件下反应；将反应后获得的悬浊液离心分离取沉淀物，清洗，将清洗后的沉淀物喷雾干燥，得到多孔含镁磷酸三钙粉体。17.碱液为氨水或氢氧化钠。18.本发明的第二个方面提供一种人工骨修复材料的制备方法，将胶原蛋白溶解在酸溶液中，加入多孔含镁磷酸三钙粉体，搅拌均匀形成混合浆料，干燥成型，制得人工骨修复材料；其中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，粒径为1~20μm。19.在一优选的实施例中，所述制备方法包括如下步骤：s101、将胶原蛋白溶解在酸溶液中，加入多孔含镁磷酸三钙粉体，搅拌均匀，制得混合浆料；s102、将交联剂加入所述混合浆料中，注入成型模具中，冷冻干燥获得成型的复合材料；s103、用洗脱剂溶液除去所述复合材料中的残留交联剂，用纯水清洗多次，干燥处理，得到所述人工骨修复材料。20.在一优选的实施例中，胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比为0.05~1。21.在一优选的实施例中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体中镁元素的质量百分比小于或等于3%。22.在一优选的实施例中，所述酸溶液包括盐酸溶液或醋酸溶液，浓度为0.1~2wt%。23.在一优选的实施例中，所述胶原蛋白在所述酸溶液的浓度为0.5~5wt%。24.在一优选的实施例中，所述胶原蛋白包括i型胶原蛋白、ii型胶原蛋白和重组胶原蛋白中的一种或多种的组合，分子量为100000~350000da。25.在一优选的实施例中，步骤s102具体实施如下：将1~100ppm交联剂加入混合浆料后注入成型模具中，振荡模具使浆料液面达到平整，然后将模具放入-4~ꢀ‑80℃环境中冷冻，然后脱模通过冷冻干燥方法得到成型的复合材料；其中，交联剂包括戊二醛和京尼平中的一种或两种的组合，冷冻干燥温度为-20~ꢀ‑80℃。26.在一优选的实施例中，步骤s103具体实施如下：将复合材料浸泡于洗脱剂溶液中0.5~24小时，将洗脱后的复合材料放入纯水中200~600rpm转速下搅拌清洗6~24小时，然后将含水量大于90wt%的复合材料真空干燥处理，得到胶原/含镁磷酸三钙人工骨修复材料；其中，洗脱剂包括聚乙烯醇和硼氢化钠中的一种或多种的组合，浓度为0.05~3wt.%；抽真空干燥处理的真空度为1~50pa，冷阱温度为-40~ꢀ‑80℃。27.在一优选的实施例中，所述制备方法还包括制备所述多孔含镁磷酸三钙粉体的制备步骤，所述制备步骤具体包括：配制钙盐和镁盐的混合溶液，作为第一溶液；配制磷酸盐溶液，并用碱液调节ph至9.5~10.5，作为第二溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液加热混合，在60~95℃及搅拌条件下反应；将反应后获得的悬浊液离心分离取沉淀物，清洗，将清洗后的沉淀物喷雾干燥，得到多孔含镁磷酸三钙粉体。28.在一优选的实施例中，所述第一溶液中钙离子和镁离子的摩尔比为6~10；所述第一溶液和所述第二溶液混合后，钙离子和磷酸根离子的摩尔比为1.1~1.5；所述钙盐选自无水氯化钙、二水合氯化钙和四水合硝酸钙中的一种或多种的组合，所述镁盐选自六水合氯化镁和/或六水合硝酸镁，所述磷酸盐选自磷酸氢二钠、磷酸氢二铵和磷酸氢钠中的一种的多种的组合。29.在一优选的实施例中，使用喷雾干燥机将清洗后的沉淀物喷雾干燥，所述喷雾干燥机的进风温度为240~300℃，出风温度为120~150℃，进料速率为30~200ml/min。30.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的人工复修复材料，使用可降解的胶原蛋白和含镁磷酸三钙材料作为原材料，实现了体内全降解设计，预期材料在体内降解的同时新生骨组织长入直至骨缺损部位被完全替代；含镁磷酸三钙为微米级低密度多孔粉体，分散在胶原蛋白溶液后不会出现分层析出现象，显著提高了磷酸钙陶瓷成分的含量（50~95%），分散均匀且结合性较好，避免了在应用过程中出现脱落及炎症问题；同时具有较高的活性，有效促进骨组织细胞的成骨分化，促进新骨生成。附图说明31.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。32.图1为本发明实施例1中的多孔含镁磷酸三钙粉体材料的xrd图谱。33.图2为本发明实施例1中的多孔含镁磷酸三钙粉体材料的sem微观形貌图。34.图3为本发明实施例1制备的人工骨修复材料的照片。35.图4为本发明实施例1制备的人工骨修复材料的sem微观形貌图。36.图5为本发明实施例1制备的人工骨修复材料中的多孔含镁磷酸三钙与胶原蛋白的互穿微观结构图。37.图6为对比例1制备的人工骨修复材料在去离子水中浸泡1小时并反复挤压50次后，去离子水中的粉体及碎屑照片。38.图7为对比例2制备的混合溶液，存在明显的分层现象。39.图8（a）、图8（b）分别为本发明实施例1制备的人工骨修复材料培养mc3t3-e1骨前驱细胞1天和3天的显微镜照片；图8（c）、图8（d）分别为空白对照组培养mc3t3-e1骨前驱细胞1天和3天的显微镜照片。具体实施方式40.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。41.本发明的人工骨修复材料为具有多孔结构的复合材料，其原料包括胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体。所述多孔含镁磷酸三钙粉体为由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，所述含镁磷酸三钙粉体的粒径为1~20μm。所述人工骨修复材料中含镁磷酸三钙的质量百分比为50~95%；优选地，所述人工骨修复材料中含镁磷酸三钙的质量百分比为70~95%；更优选地，人工骨修复材料中含镁磷酸三钙的质量百分比为85~95%。42.原料中所述胶原蛋白和所述多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比为0.05~1。所述胶原蛋白包括i型胶原蛋白、ii型胶原蛋白和重组胶原蛋白中的一种或多种的组合，分子量为100000~350000da。43.进一步地，人工骨修复材料由胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体交联成型制得。交联剂包括戊二醛和京尼平中的一种或两种的组合。44.进一步地，多孔含镁磷酸三钙粉体中镁元素的质量百分比小于或等于3%，优选地为1~2%，更优选为1.3%~1.9wt%。45.已有的胶原蛋白与磷酸钙材料复合方案中，主要成份为羟基磷灰石，从全降解再生的理念方面与本技术思想具有较大不同。而若采用可降解的磷酸三钙材料，由于其大多只能通过高温煅烧制备，形成的微米级致密颗粒难以在胶原溶液中稳定分散，因此难以实现与胶原的有效复合。本技术的活性磷酸三钙粉体材料为微米级低密度多孔粉体，即保证了粉体在胶原中的均匀分散，显著提高了磷酸钙陶瓷粉的含量（50~95%）。46.磷酸三钙材料与羟基磷灰石相比，降解性能更优，因而在骨修复材料的应用上具有显著优势。磷酸三钙原材料通常需要通过1000度以上的高温煅烧或固相反应来制备，需要消耗大量能源且产物颗粒为微米级别，密度大，表面不规则。目前，虽有一些厂家可稳定生产磷酸三钙粉体原材料，但大多是通过固相反应法将原材料煅烧，并通过机械研磨将粉体破碎，造价较高，烧结后晶粒较大，且形状呈不规则几何形，在制备液相复合材料过程中流动性不佳。本技术的含镁磷酸三钙粉体基于湿化学反应制备，其在60~95℃常压环境下直接湿化学反应生成含镁磷酸三钙悬浊液，并通过喷雾干燥的特殊成型方式，得到1~20μm的低密度多孔含镁磷酸三钙粉体。这种特殊的微米级多孔结构可以使磷酸三钙粉体在制备复合材料的过程中与胶原蛋白形成互锁结构，和胶原蛋白的结合性结合而且在胶原蛋白溶液中具有较好的分散性，解决了纳米磷酸三钙粉体在应用过程中会出现的脱落及炎症问题，具有重要的实际应用价值。47.本发明的人工骨修复材料采用如下方法制备：将胶原蛋白溶解在酸溶液中，加入多孔含镁磷酸三钙粉体，搅拌均匀形成混合浆料，干燥成型，制得人工骨修复材料；其中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，粒径为1~20μm。48.上述制备方法具体包括如下步骤：s101、将胶原蛋白溶解在酸溶液中，加入多孔含镁磷酸三钙粉体，搅拌均匀，制得混合浆料；s102、将交联剂加入所述混合浆料中，注入成型模具中，冷冻干燥获得成型的复合材料；s103、用洗脱剂溶液除去所述复合材料中的残留交联剂，用纯水清洗多次，干燥处理，得到所述人工骨修复材料。49.步骤s101中，胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比为0.05~1，优选为0.1~0.4，更优选为0.1~0.2。例如，胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比可以为0.05、0.08、0.1、0.2、0.3、0.4或0.5。50.所述酸溶液包括盐酸溶液和/或醋酸溶液，浓度为0.1~2wt%。胶原蛋白在所述酸溶液的浓度为0.5~5wt%，优选为1~5wt%，更优选为1~3wt%，进一步为1.2~2wt%。例如，胶原蛋白在所述酸溶液的浓度为0.5wt%、1.0wt%、1.2wt%、1.5wt%、2wt%、3wt%或5wt%。胶原蛋白包括i型胶原蛋白、ii型胶原蛋白和重组胶原蛋白中的一种或多种的组合，分子量为100000~350000da。51.步骤s101具体实施如下：使用分析天平称量胶原蛋白和微米级低密度多孔含镁磷酸三钙粉体。用天平称取酸溶液，并将胶原蛋白全部加入溶液中，使用聚四氟乙烯搅拌桨300~1200rpm搅拌至胶原完全溶解。然后将微米级低密度多孔含镁磷酸三钙粉体全部加入胶原蛋白溶液，持续搅拌5~30分钟至混合均匀。其中，使用的多孔含镁磷酸三钙粉体通过如下步骤制备：（1）将钙盐和镁盐溶解在水中，得到第一溶液，其中，钙盐的浓度为1~100g/l，镁盐的浓度为0.4~40g/l。进一步地，钙离子和镁离子的摩尔比为6~10；钙盐的浓度更优选为30~100g/l，进一步为50~100g/l，更进一步为60~90g/l，特别为80~90g/l；例如为80g/l、82g/l、84g/l、86g/l、88g/l或90g/l。可选地，镁盐的浓度更优选为0.4~30g/l，进一步为5~30g/l，更进一步为15~30g/l，特别为20~30g/l；例如为20g/l、22g/l、24g/l、25g/l、27g/l或29g/l。52.（2）将磷酸盐溶解在水中，使用碱液（优选用氨水或氢氧化钠）调节ph至9.5~10.5，进一步为9.8~10.0，得到第二溶液，其中磷酸盐的浓度为1~100g/l。第二溶液中磷酸盐的浓度更优选为30~100g/l，进一步为50~90g/l，更进一步为70~90g/l，特别为80~90g/l；例如为81g/l、83g/l、84g/l、85g/l、87g/l或88g/l。更优选地，使用氨水调节至9.8~10.2，发明人研究发现，该ph值对多孔含镁磷酸三钙粉体的制备具有重要影响，根据x射线衍射结果，ph值过高或过低会产生较多杂质相，导致制得的多孔含镁磷酸三钙粉体中含有较多的磷酸氢钙杂质相或羟基磷灰石。53.（3）将相等体积的第一溶液和第二溶液加热至60~95℃后混合，在60~95℃温度下和搅拌条件下常压进行湿化学反应，其中搅拌速率为100~500rpm，钙离子和磷酸根离子的摩尔比为1.1~1.5。54.（4）将湿化学反应后的悬浊液离心分离取沉淀物，用水离心清洗4~8次，将清洗后的沉淀物加入5~20倍质量的水中，搅拌均匀形成浆料，使用喷雾干燥机将所述胶料处理为微米级多孔磷酸三钙粉体，即得所述骨修复原料，其中喷雾干燥机的进风温度为240~300℃，出风温度为120~150℃，进料速率为30~200ml/min。55.所述钙盐选自无水氯化钙、二水合氯化钙和四水合硝酸钙中的一种或多种的组合，所述镁盐选自六水合氯化镁和/或六水合硝酸镁，所述磷酸盐选自磷酸氢二钠、磷酸氢二铵和磷酸氢钠中的一种的多种的组合。56.该微米级多孔磷酸三钙粉体的粒径为1~20μm，微观呈多孔结构，其中的镁元素的含量为1~2wt%，优选为1.3%~1.9wt%，显示出较优的生物活性，有效促进新骨生成。57.步骤s102中，交联剂包括戊二醛和京尼平中的一种或两种的组合，混合浆料中交联剂的浓度为1~100ppm。58.步骤s102具体实施如下：将0.1~10ppm浓度的交联剂加入混合浆料后注入1~50ml至底面积为1~25cm2的成型模具中，振荡模具使浆料液面达到平整。然后将模具放入-4~ꢀ‑80℃冰箱中冷冻，然后脱模通过冷冻干燥方法初步得到成型的复合材料。其中，冷冻干燥温度为-20~ꢀ‑80℃，模具材质包括但不限于硅胶、聚四氟乙烯、医用不锈钢等。59.步骤s103具体实施如下：将复合材料浸泡于洗脱剂溶液中0.5~24小时，将洗脱后的复合材料放入纯水中200~-600rpm搅拌清洗6~24小时，然后将含水量90~97wt%的复合材料真空干燥处理，得到胶原/含镁磷酸三钙人工骨修复材料。其中，洗脱试剂包括但不限于聚乙烯醇、硼氢化钠等，浓度为0.05~3wt%。抽真空干燥处理过程的真空度为1~50pa，冷阱温度为-40~ꢀ‑80℃。60.制备得到的胶原/含镁磷酸三钙人工骨修复材料孔隙率为70~95%，最大孔径大于300μm，含镁磷酸三钙含量为50~95wt%，优选为85~95wt%。实施例161.（一）制备多孔含镁磷酸三钙粉体称量溶解：称量900g无水氯化钙和270g六水合氯化镁，溶解于10l水中，得到溶液a；称量830g磷酸氢二铵，溶解于10l水中，并使用氨水调节溶液ph值至10.0，得到溶液b。62.加热混合：将溶液a和溶液b全部加热至70℃并混合，以100rpm的转速持续搅拌，形成悬浊液。63.湿化学反应：将混合得到的悬浊液在70℃的温度下，100rpm加热搅拌12小时。64.离心清洗：将湿化学反应后的悬浊液2000rpm离心3分钟获得沉淀物，并加入水离心清洗5次。65.喷雾干燥：将清洗后的沉淀物加入10l水中，搅拌搅匀形成浆料。设置喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度为120℃，以50ml/min的速率将浆料喷雾干燥，最终获得微米级低密度多孔磷酸三钙粉体，粒径分布在1~20μm的范围内。66.检测：微米级低密度多孔含镁磷酸三钙粉体的x射线衍射结果如图1，其中镁元素的质量百分比为1.9%。微米级低密度多孔磷酸三钙粉体微观形貌如图2，该粉体微观呈多孔结构，这种特殊的多孔结构可以使含镁磷酸三钙粉体在制备复合材料的过程中与高分子形成互锁结构。67.（二）制备人工骨修复材料称量溶解：使用分析天平称量0.4gi型胶原蛋白，用天平称取20g的0.1%稀盐酸溶液，并将胶原蛋白全部加入溶液中，使用四氟搅拌桨400rpm搅拌1小时，配制成胶原蛋白溶液。使用分析天平称量2.4g上述过程制备的多孔含镁磷酸三钙粉体。68.混合配置：将称量的多孔含镁磷酸三钙粉体全部加入胶原蛋白溶液中，使用四氟搅拌桨400rpm搅拌10分钟至搅拌均匀，配制成混合溶液。69.交联成型：将20微升的25%戊二醛溶液加入混合溶液中，使用四氟搅拌桨400rpm搅拌1分钟后注入聚四氟乙烯磨具中，轻微振荡至液面平整。然后将模具放入-20℃低温存储柜中冷冻6小时，然后脱模并在-70℃冷冻干燥48小时，获得初步成型的复合材料。70.清洗：将复合材料浸泡于1wt%硼氢化钠溶液中清除残余的交联剂0.5小时。再次使用10倍体积的纯水400rpm搅拌清洗24小时。71.冷冻干燥：将清洗后的样品放入-20℃冰箱中冷冻6小时，然后冷冻干燥36小时，最终得到胶原/含镁磷酸三钙人工骨修复材料。72.检测：胶原/含镁磷酸三钙人工骨修复材料的微观形貌如图3，结果证明胶原蛋白与含镁磷酸三钙结合良好，并保持微米级多孔含镁磷酸三钙微观结构。参照图4所示，该胶原/含镁磷酸三钙人工骨修复材料经过物理与化学协同交联过程得到优异的片状纤维微观结构。参照图5所示，微米级低密度多孔含镁磷酸三钙粉体与胶原蛋白形成互穿微观结构，该多孔含镁磷酸三钙粉体与胶原蛋白的结合性较好，避免了磷酸三钙粉体在应用过程中会出现的脱落及炎症问题。人工骨修复材料中含镁磷酸三钙的质量百分比为85%。实施例273.称量溶解：使用分析天平称量0.25gi型胶原蛋白，用天平称取20g的0.5%的醋酸溶液，并将胶原蛋白全部加入溶液中，使用四氟搅拌桨1000rpm搅拌0.3小时，配制成胶原蛋白溶液。称量1g实施例1制备的多孔含镁磷酸三钙粉体。74.混合配置：将多孔含镁磷酸三钙粉体全部加入胶原蛋白溶液中，使用四氟搅拌桨1000rpm搅拌10分钟至搅拌均匀，配制成混合溶液。75.交联成型：将10微升的25%戊二醛溶液加入混合溶液中，使用四氟搅拌桨1000rpm搅拌1分钟后注入硅胶磨具中，轻微振荡至液面平整。然后将模具放入-20℃低温存储柜中冷冻6小时，然后脱模并-70℃冷冻干燥48小时，获得初步成型的复合材料。76.清洗：将复合材料浸泡于0.15wt%硼氢化钠溶液中清除残余的交联剂1小时。再次使用10倍体积的纯水400rpm搅拌清洗24小时。77.冷冻干燥：将清洗后的样品放入-20℃冰箱中冷冻6小时，然后冷冻干燥36小时，最终得到胶原/含镁磷酸三钙人工骨修复材料。人工骨修复材料中含镁磷酸三钙的质量百分比为80%。实施例378.称量溶解：使用分析天平称量4gi型胶原蛋白，用天平称取80g的0.1%稀盐酸溶液，并将胶原蛋白全部加入溶液中。使用四氟搅拌桨800rpm搅拌0.5小时。称量8g实施例1制备的多孔含镁磷酸三钙粉体。79.混合配置：将多孔含镁磷酸三钙粉体全部加入胶原蛋白溶液中，使用四氟搅拌桨800rpm搅拌10分钟至搅拌均匀，配制成混合溶液。80.交联成型：将40微升的25%戊二醛溶液加入混合溶液，使用四氟搅拌桨800rpm搅拌1分钟后注入316l医用不锈钢磨具中，轻微振荡至液面平整。然后将模具放入-20℃低温存储柜中冷冻6小时，然后脱模并-70℃冷冻干燥48小时，获得初步成型的复合材料。81.清洗：将复合材料浸泡于0.5wt.%硼氢化钠溶液中清除残余的化学交联试剂1小时。再次使用10倍体积的纯水400rpm搅拌清洗24小时。82.冷冻干燥：将清洗后的样品放入-20℃冰箱中冷冻6小时，然后冷冻干燥36小时，最终得到胶原/含镁磷酸三钙人工骨修复材料。人工骨修复材料中含镁磷酸三钙的质量百分比为67%。对比例183.称量溶解：使用分析天平称量0.4gi型胶原蛋白，用天平称取20g的0.1%稀盐酸溶液，并将胶原蛋白全部加入溶液中，使用四氟搅拌桨400rpm搅拌1小时，配制成胶原蛋白溶液。使用分析天平称量2.4g含镁磷酸三钙纳米粉体，其根据专利zl201610290891.8实施例1记载的方法制备得到。84.混合配置：将称量的含镁磷酸三钙纳米粉体全部加入胶原蛋白溶液中，使用四氟搅拌桨400rpm搅拌10分钟至搅拌均匀，配制成混合溶液。85.交联成型：将20微升的25%戊二醛溶液加入混合溶液中，使用四氟搅拌桨400rpm搅拌1分钟后注入硅胶磨具中，轻微振荡至液面平整。然后将模具放入-20℃低温存储柜中冷冻6小时，然后脱模并在-70℃冷冻干燥48小时，获得初步成型的复合材料。86.清洗：将复合材料浸泡于1wt%硼氢化钠溶液中清除残余的交联剂0.5小时。再次使用10倍体积的纯水400rpm搅拌清洗24小时。87.冷冻干燥：将清洗后的样品放入-20℃冰箱中冷冻6小时，然后冷冻干燥36小时，最终得到复合材料。如图6所示，得到的复合材料在纯水中反复挤压（50次）后取出，在纯水中会出现溃散和粉体脱落现象。对比例288.称量溶解：使用分析天平称量1.6gi型胶原蛋白，用天平称取80g的0.1%稀盐酸溶液，并将胶原蛋白全部加入溶液中，使用四氟搅拌桨400rpm搅拌1小时，配制成胶原蛋白溶液。使用分析天平称量9.6g磷酸三钙，其根据1100度高温煅烧的方法制备得到。89.混合配置：将称量的磷酸三钙粉体全部加入胶原蛋白溶液中，使用四氟搅拌桨400rpm搅拌10分钟至搅拌均匀，配制成混合溶液。如图7所示，混合溶液静置0.5小时后，出现明显的分层现象，无法继续制备复合材料。90.浸提液细胞实验分别用实施例1制备的胶原蛋白/多孔含镁磷酸三钙复合材料浸提液与空白对照组培养mc3t3-e1骨前驱细胞，培养1天和3天后在显微镜下观察，观察结果参见图8（a）至图8（d）所示。参照附图，通过浸提液细胞实验显示，实施例1的人工复修复材料应用过程中，细胞生长状态良好，材料无细胞毒性，具有良好的生物相容性。91.本实施例的胶原蛋白/多孔含镁磷酸三钙复合材料，通过使用可降解的胶原蛋白和磷酸三钙材料作为原材料，实现了体内全降解设计，预期材料在体内降解的同时新生骨组织长入直至骨缺损部位被完全替代。含镁磷酸三钙材料中掺杂的活性镁元素，可以有效促进骨组织细胞的成骨分化，促进新骨生成。多孔含镁磷酸三钙的多孔粉体结构，分散在胶原溶液后不会出现分层析出现象，显著提高了磷酸钙陶瓷粉的含量（65~95%）；其粒径为5~20μm，在复合材料的成型过程中保持其团聚状态。92.如本说明书和权利要求书中所示，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。93.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。94.除非特别定义，否则所有于此所用的技术及科学名词均与本领域技术人员所通常理解的意义相同。若与本文中所用定义与其他公开文献中所载定义有所矛盾或不一致，则应以此处所用的定义为准。95.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12
技术特征：
1.一种人工骨修复材料，其特征在于，所述人工骨修复材料为具有多孔结构的复合材料，其原料包括胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体，所述多孔含镁磷酸三钙粉体为由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，所述多孔含镁磷酸三钙粉体的粒径为1~20 μm；所述人工骨修复材料中多孔含镁磷酸三钙的质量百分比为50~95%。2.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征在于，原料中所述胶原蛋白和所述多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比为0.05~1。3.根据权利要求1或2所述的人工骨修复材料，其特征在于，所述人工骨修复材料中多孔含镁磷酸三钙的质量百分比为85~95%，所述人工骨修复材料的孔隙率为70~95%。4.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征在于，所述人工骨修复材料由胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体交联复合成型制得。5.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征在于，所述多孔含镁磷酸三钙粉体中镁元素的质量百分比小于或等于3%。6.根据权利要求1所述的人工骨修复材料，其特征在于，所述多孔含镁磷酸三钙粉体由如下步骤制得：配制钙盐和镁盐的混合溶液，作为第一溶液；配制磷酸盐溶液，并用碱液调节ph至9.5~10.5，作为第二溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液加热混合，在60~95 ℃及搅拌条件下反应；将反应后获得的悬浊液离心分离取沉淀物，清洗，将清洗后的沉淀物喷雾干燥，得到多孔含镁磷酸三钙粉体。7.一种人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，将胶原蛋白溶解在酸溶液中，加入多孔含镁磷酸三钙粉体，搅拌均匀形成混合浆料，干燥成型，制得人工骨修复材料；其中，所述多孔含镁磷酸三钙粉体由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，粒径为1~20μm。8.根据权利要求7所述的人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：s101、将胶原蛋白溶解在酸溶液中，加入多孔含镁磷酸三钙粉体，搅拌均匀，制得混合浆料；s102、将交联剂加入所述混合浆料中，注入成型模具中，冷冻干燥获得成型的复合材料；s103、用洗脱剂溶液除去所述复合材料中的残留交联剂，用纯水清洗多次，干燥处理，得到所述人工骨修复材料。9.根据权利要求7或8所述的人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体的质量比为0.05~1；所述多孔含镁磷酸三钙粉体中镁元素的质量百分比小于或等于3%。10.根据权利要求7或8所述的人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述酸溶液包括盐酸溶液或醋酸溶液，浓度为0.1~2 wt %；所述胶原蛋白在所述酸溶液的浓度为0.5~5 wt %；所述胶原蛋白包括i型胶原蛋白、ii型胶原蛋白和重组胶原蛋白中的一种或多种的组合，分子量为100000~350000 da。11.根据权利要求8所述的人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，步骤s102具体实
施如下：将1~100 ppm交联剂加入混合浆料后注入成型模具中，振荡模具使浆料液面达到平整，然后将模具放入-4 ~
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80 ℃环境中冷冻，然后脱模通过冷冻干燥方法得到成型的复合材料；其中，交联剂包括戊二醛和京尼平中的一种或两种的组合，冷冻干燥温度为-20 ~
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80 ℃。12.根据权利要求8所述的人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，步骤s103具体实施如下：将复合材料浸泡于洗脱剂溶液中0.5~24小时，将洗脱后的复合材料放入纯水中200~600 rpm转速下搅拌清洗6~24小时，然后将含水量大于90 wt %的复合材料真空干燥处理，得到胶原/含镁磷酸三钙人工骨修复材料；其中，洗脱剂包括聚乙烯醇和硼氢化钠中的一种或多种的组合，浓度为0.05~3 wt %；抽真空干燥处理的真空度为1~50 pa，冷阱温度为-40 ~
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80 ℃。13.根据权利要求7或8所述的人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括制备所述多孔含镁磷酸三钙粉体的制备步骤，所述制备步骤具体包括：配制钙盐和镁盐的混合溶液，作为第一溶液；配制磷酸盐溶液，并用碱液调节ph至9.5~10.5，作为第二溶液；将所述第一溶液和所述第二溶液加热混合，在60~95 ℃及搅拌条件下反应；将反应后获得的悬浊液离心分离取沉淀物，清洗，将清洗后的沉淀物喷雾干燥，得到多孔含镁磷酸三钙粉体。14.根据权利要求13所述的人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，所述第一溶液中钙离子和镁离子的摩尔比为6~10；所述第一溶液和所述第二溶液混合后，钙离子和磷酸根离子的摩尔比为1.1~1.5；所述钙盐选自无水氯化钙、二水合氯化钙和四水合硝酸钙中的一种或多种的组合，所述镁盐选自六水合氯化镁和/或六水合硝酸镁，所述磷酸盐选自磷酸氢二钠、磷酸氢二铵和磷酸氢钠中的一种的多种的组合，所述碱液为氨水或氢氧化钠。15.根据权利要求13所述的人工骨修复材料的制备方法，其特征在于，使用喷雾干燥机将清洗后的沉淀物喷雾干燥，所述喷雾干燥机的进风温度为240~300 ℃，出风温度为120~150 ℃，进料速率为30~200 ml/min。

技术总结
本发明公开了一种人工骨修复材料及其制备方法。一种人工骨修复材料，所述人工骨修复材料为具有多孔结构的复合材料，其原料包括胶原蛋白和多孔含镁磷酸三钙粉体，所述多孔含镁磷酸三钙粉体为由钙盐、镁盐和磷酸盐溶液反应后的沉淀物经喷雾干燥形成，所述含镁磷酸三钙粉体的粒径为1~20μm；所述人工骨修复材料中含镁磷酸三钙的质量百分比为50~95%。本发明的人工骨修复材料具有较高的陶瓷成分含量，且陶瓷成分在胶原蛋白中的结合性和分散性均较好，具有较高的生物活性和降解性，该人工骨修复材料在体内降解的同时新生骨组织可长入直至骨缺损部位被完全替代。缺损部位被完全替代。缺损部位被完全替代。


技术研发人员：崔嵬 洪东立 张兴 陈进庆
受保护的技术使用者：常州邦莱医疗科技有限公司
技术研发日：2023.08.29
技术公布日：2023/10/7