可注射型活性骨修复材料 【技术领域】
本发明属于医疗器械领域，更确切的说，本发明涉及一种可注射型活性骨修复材料。
技术背景
随着微创伤外科技术的发展，可注射型骨修复材料成为临床上急需的一种骨组织再生修复材料，它以组织损伤小、不破坏修复区血供、原位成型、操作简便易行、极大减轻病人痛苦等优点而倍受重视，应用前景广阔。另外骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)又名：骨生长因子，能够增加成骨细胞分化的标志酶——碱性磷酸酶和骨钙蛋白等基因的表达，促进新骨形成及骨的层次化，在成骨细胞分化过程中起着关键作用，其中诱导成骨能力最强的是BMP‑7和BMP‑2(J Bone Joint Surg Am，2007，89(3)：649‑658)。BMP有促进骨折愈合的能力，缩短了骨折的愈合周期。目前国内外对BMP，尤其是BMP‑2和BMP‑7在临床中的骨诱导作用给予了很高的评价。2002年美国FDA批准了OP‑1(BMP‑7)用于长骨缺损的临床治疗以及胶原载体微粒携带重组人类BMP‑2在前部腰椎间融合中的应用。2006年FDA批准了重组人基因BMP‑2用于颌面部骨缺损的修复。然而，BMP应用到临床的困难主要是易在体内扩散稀释，其生物利用度极低。因此，需要合适的载体以使BMP得到缓慢释放。
本发明经过研究，将载有骨生长因子的微球复合到新型的由磷酸钙盐和硫酸钙盐构成的可注射骨材料中，开发了可注射型活性骨修复材料。载药微球的选择，尤其是尺寸均匀、有高的载药率、能保持高的药物活性的微球。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种可注射型活性骨修复材料、所述材料具备较好的流动性，能经过注射到达缺损部位并使缺损部位迅速固化，随后骨生长因子逐步释放，能明显促进骨创伤的愈合，缩短了愈合周期。
本发明所述的可注射型活性骨修复材料由形成骨质的钙盐，载骨生长因子的微球，固化调节剂制备而成。
其中钙盐占材料的重量百分比95‑99.9％，载骨生长因子微球占材料的重量百分比0.001‑0.1％，固化调节剂占材料的重量百分比0.01‑5％。
所述钙盐选自磷酸类钙盐，硫酸类钙盐，碳酸类钙盐，具体选自：二水磷酸氢钙、无定形磷酸钙、α‑磷酸三钙、β‑磷酸三钙、磷酸四钙、羟基磷灰石、无水磷酸二钙、磷酸八钙、一水磷酸一钙，α‑半水硫酸钙，氢氧化钙，碳酸钙中的一种或者多种。优选5种以上钙盐组合。
进一步优选为：
钙盐由重量百分比1％‑5％无定形磷酸钙，40‑45％磷酸四钙，35‑41％β‑磷酸三钙，5‑10％α‑半水硫酸钙和10‑20％羟基磷灰石粉末组成；
或者，由重量百分比的40‑45％磷酸四钙，35‑40％β‑磷酸三钙，5‑10％α‑半水硫酸钙，1‑5％磷酸八钙和10‑20％羟基磷灰石组成；
或者，由重量百分比30‑35％磷酸四钙，40‑47％二水磷酸氢钙，13‑20％α‑磷酸三钙，5‑10％α‑半水硫酸钙和10‑20％羟基磷灰石组成；
或者，由重量百分比5‑10％无水磷酸二钙，15‑20％一水磷酸一钙，60‑75％β‑磷酸三钙，5‑10％α‑半水硫酸钙和5‑20％羟基磷灰石组成；
或者，由重量百分比1‑5％无定形磷酸钙，60‑75％g磷酸四钙，1‑5％氢氧化钙，1‑10％α‑半水硫酸钙和5‑20％羟基磷灰石组成。
所述载骨生长因子微球选自载有BMP‑2或BMP‑7的缓释微球；
所述固化调节剂选自柠檬酸、磷酸钠或磷酸氢钠中的一种或多种。
本发明中，可注射型活性骨修复材料的所有成分，都是医用原料，可以从市场上买到，能满足临床使用的安全性。
本发明的另一目的在于提供所述可注射型活性骨修复材料的制备方法，包括：
1、载骨生长因子微球的制备：将BMP‑2或BMP‑7通过载药微球制备技术制备成载药微球；可使用任何现有载药微球制备技术制备；
2、固化调节剂溶液的配制；将固化调节剂溶解在溶剂中配成溶液
3、骨修复材料的制备；将载骨生长因子微球，钙盐，固化调节剂溶液混合制备成本发明的可注射型活性骨修复材料。
其中具体的载骨生长因子微球的制备可采用以下方法：
(1).溶液的配制：
(a)配制浓度为2‑15％的聚乳酸(PLA)或乳酸‑乙醇酸共聚物(PLGA)或聚乙醇酸(PGA)的溶液；
(b)配制浓度为5‑30μg/ml的BMP‑2或BMP‑7的溶液；
(2).加料：把(a)中配制的一种溶液和(b)中配置的一种溶液通过注射器泵分别以0.2mL/分钟、1mL/分钟的流速加入超声雾化发生器，其中二者体积比为1∶5；
(3).雾化：用60kHz的雾化振动频率产生微液滴；
(4).溶剂的挥发：用0.1％的聚乙烯醇(PVA)水溶液收集(3)所产生的微液滴，并继续机械搅拌4小时，使二氯甲烷挥发；
(5).洗涤并冷冻干燥，备用；
其中具体的固化调节剂溶液的配制可采用以下方法：
称取固化剂的盐溶解在去离子水中或生理盐水中，固化调节剂溶液浓度为0.01‑1mol/ml。
其中具体的可注射型活性骨修复材料的制备可采用以下方法：
(1)将制备得到的载骨生长因子微球与多种钙盐粉末低温下搅拌均匀，其中重量比为：1∶(1000‑100000)；
(2)将0.01‑1mol/ml的固化调节剂溶液与(1)制备得到混合物按照(0.5‑1ml)∶5g的比例混合，即可。
本发明最优选的制备方法在实施例中。
本发明所述的可注射型活性骨修复材料在体温下，固化半小时后，材料达到松质骨的强度。材料在固化成型后，部分材料能较快的降解，材料能从表面到内部形成多孔网络结构以促进新骨生长；另外，剩余部分材料以较慢的降解，维持材料的高力学性能。材料的空隙的形成速率可控，材料2‑4周内，材料从外到内形成多孔相连孔结构，孔的平均尺寸在100‑200微米范围，但材料的力学强度下降不超过20％。
本发明所述的可注射型活性骨修复材料的具有以下有益效果，稳定性好，安全性高，可注射性好，有临床满意的可注射性，能在体温(37℃)下迅速自固化，固化时间在15‑30分钟，注射浆体在水性介质中不溃散，材料在固化30分钟后分别放入动态(恒温摇床振荡，60转每分钟)和静态的模拟体液中，1小时失重率分别不超过10％和5％。固化温升不超过45℃，对植入部位组织不造成不良影响。
【具体实施方式】
下面结合实施例进一步说明本发明，但不作为本发明的限制。
实施例1、可注射型活性骨修复材料
载骨生长因子BMP‑2微球的制备：
(1).溶液的配制：配制3％ PLA的溶液100ml和15μg/ml BMP‑2溶液100ml；
(2).加料：把(1)配制的PLA溶液和BMP‑2的溶液通过注射器泵分别以0.2mL/分钟、1mL/分钟的流速加入超声雾化发生器；
(3).雾化：用60kHz的雾化振动频率产生微液滴；
(4).溶剂的挥发：用0.1％的PVA水溶液收集(3)所产生的微液滴，并继续机械搅拌4小时，使二氯甲烷挥发；
(5).洗涤并冷冻干燥，备用；
可注射型活性骨修复材料的制备：
(1).将10mg载骨生长因子BMP‑2微球与0.5g无定形磷酸钙，4.5g磷酸四钙，3.5gβ‑磷酸三钙，1gα‑半水硫酸钙和2g羟基磷灰石粉末低温下搅拌均匀，
(2).将0.01mol/ml的柠檬酸与(1)制备得到混合物按照1ml∶5g的比例混合，即可。
实施例2、可注射型活性骨修复材料
载骨生长因子BMP‑2微球的制备：
(1).溶液的配制：配制2％ PLGA的溶液100ml和20μg/ml BMP‑2溶液100ml；
(2).加料：把(1)配制的PLGA溶液和BMP‑2的溶液通过注射器泵分别以0.2mL/分钟、1mL/分钟的流速加入超声雾化发生器；
(3).雾化：用60kHz的雾化振动频率产生微液滴；
(4).溶剂的挥发：用0.1％的PVA水溶液收集(3)所产生的微液滴，并继续机械搅拌4小时，使二氯甲烷挥发；
(5).洗涤并冷冻干燥，备用；
可注射型活性骨修复材料的制备：
(1).将载骨生长因子BMP‑2微球12mg与4g磷酸四钙，3.5g二水磷酸氢钙，0.5gα‑磷酸三钙，1.0gα‑半水硫酸钙和1g羟基磷灰石粉末低温下搅拌均匀；
(2).将0.05mol/ml的磷酸氢钠与(1)制备得到混合物按照1ml∶5g的比例混合，即可。
实施例3、可注射型活性骨修复材料
载骨生长因子BMP‑7微球的制备：
(1).溶液的配制：配制5％PLGA的溶液100ml和30μg/ml BMP‑7溶液ml；
(2).加料：把(1)配制的PLGA溶液和BMP‑7的溶液通过注射器泵分别以0.2mL/分钟、1mL/分钟的流速加入超声雾化发生器；
(3).雾化：用60kHz的雾化振动频率产生微液滴；
(4).溶剂的挥发：用0.1％的PVA水溶液收集(3)所产生的微液滴，并继续机械搅拌4小时，使二氯甲烷挥发；
(5).洗涤并冷冻干燥，备用；
可注射型活性骨修复材料的制备：
(1).将载骨生长因子BMP‑7微球5mg与3g磷酸四钙，4gβ‑磷酸三钙，1.5gα‑半水硫酸钙，0.5g磷酸八钙和1g羟基磷灰石粉末低温下搅拌均匀；
(2).将0.01mol/ml的柠檬酸与(1)制备得到混合物按照1ml∶5g的比例混合，即可。
实施例4、可注射型活性骨修复材料
载骨生长因子BMP‑7微球的制备：
(1).溶液的配制：配制5％ PGA的溶液100ml和30μg/ml BMP‑7溶液ml；
(2).加料：把(1)配制的PGA溶液和BMP‑7的溶液通过注射器泵分别以0.2mL/分钟、1mL/分钟的流速加入超声雾化发生器；
(3).雾化：用60kHz的雾化振动频率产生微液滴；
(4).溶剂的挥发：用0.1％的PVA水溶液收集(3)所产生的微液滴，并继续机械搅拌4小时，使二氯甲烷挥发；
(5).洗涤并冷冻干燥，备用；
可注射型活性骨修复材料的制备：
(1).将载骨生长因子BMP‑7微球20mg与1g无水磷酸二钙，1.5g一水磷酸一钙，6gβ‑磷酸三钙，1gα‑半水硫酸钙和1g羟基磷灰石粉末低温下搅拌均匀；
(2).将0.05mol/ml的磷酸氢钠与(1)制备得到混合物按照1ml∶5g的比例混合，即可。
实施例5、可注射型活性骨修复材料
载骨生长因子BMP‑2微球的制备：
(1).溶液的配制：配制3％ PLA的溶液100ml和15μg/ml BMP‑2溶液100ml；
(2).加料：把(1)配制的PLA溶液和BMP‑2的溶液通过注射器泵分别以0.2mL/分钟、1mL/分钟的流速加入超声雾化发生器；
(3).雾化：用60kHz的雾化振动频率产生微液滴；
(4).溶剂的挥发：用0.1％的PVA水溶液收集(3)所产生的微液滴，并继续机械搅拌4小时，使二氯甲烷挥发；
(5).洗涤并冷冻干燥，备用；
可注射型活性骨修复材料的制备：
(1).将载骨生长因子BMP‑2微球10mg与1.5g无定形磷酸钙，6g磷酸四钙，0.5g碳酸钙，1gα‑半水硫酸钙和1g羟基磷灰石粉末低温下搅拌均匀；
(2).将0.01mol/ml的磷酸钠与(1)制备得到混合物按照1ml∶5g的比例混合，即可。
实施例6、可注射型活性骨修复材料
载骨生长因子BMP‑2微球的制备：
(1).溶液的配制：配制3％ PLA的溶液100ml和15μg/ml BMP‑2溶液100ml；
(2).加料：把(1)配制的PLA溶液和BMP‑2的溶液通过注射器泵分别以0.2mL/分钟、1mL/分钟的流速加入超声雾化发生器；
(3).雾化：用60kHz的雾化振动频率产生微液滴；
(4).溶剂的挥发：用0.1％的PVA水溶液收集(3)所产生的微液滴，并继续机械搅拌4小时，使二氯甲烷挥发；
(5).洗涤并冷冻干燥，备用；
可注射型活性骨修复材料的制备：
(1).将载骨生长因子BMP‑2微球1mg与1g无定形磷酸钙，6.5g磷酸四钙，0.5g氢氧化钙，1gα‑半水硫酸钙和2g羟基磷灰石粉末低温下搅拌均匀，；
(2).将0.01mol/ml的磷酸钠与(1)制备得到混合物按照1ml∶5g的比例混合，即可。