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1、(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 (43)申请公布日 (21)申请号 201810192409.6 (22)申请日 2018.03.09 (71)申请人 中科国思生物科技研究 （广州） 有限 公司 地址 510000 广东省广州市南沙区丰泽东 路106号(自编1号楼)X1301-I2915(仅 限办公用途)(JM) (72)发明人 邵辉 周豪 (74)专利代理机构 广州京诺知识产权代理有限 公司 44407 代理人 麦超群 (51)Int.Cl. A61L 31/14(2006.01) A61L 31/00(2006.01) A61L 31/04(。
2、2006.01) (54)发明名称 一种蚕丝骨钉的制备方法 (57)摘要 一种蚕丝骨钉的制备方法， 其中包括以下步 骤： 将挑选完成的开口茧用常温超纯水清洗至洁 净状态； 对洁净的开口茧进行脱胶处理， 脱胶处 理后得到丝素， 将丝素采用物理剪切法剪切得到 微米级丝素颗粒， 并将丝素颗粒与氯化钙三元体 系混合， 得到丝素溶液， 将丝素溶液倒入透析袋 后置于聚乙二醇溶液中去除水分， 再放入抽真空 干燥炉进行浓缩处理， 将浓缩处理完成的无杂质 丝素溶液注入骨钉模具中， 并进行甲醇处理， 得 到成型骨钉基材。 本发明解决现有骨钉不可降 解、 降解对机体有害和强度欠缺等问题， 制备出 的骨钉在人体组织具。
3、有良好的兼容性， 对人体无 毒害作用， 是一种人体亲和性好、 无免疫排斥反 应的骨钉， 满足不同的临床需要。 权利要求书2页 说明书5页 CN 108273143 A 2018.07.13 CN 108273143 A 1.一种蚕丝骨钉的制备方法， 其特征是包括以下步骤： 1)将挑选完成的开口茧用常温超纯水清洗至洁净状态； 2)对洁净的开口茧进行脱胶处理， 脱胶处理后得到丝素， 其中， 所述脱胶处理采用高温 水煮冷冻冲甩物理脱胶方法； 3)将丝素采用物理剪切法剪切得到微米级丝素颗粒， 并将丝素颗粒与氯化钙三元体系 混合， 置于100恒温水浴锅中加热10-60min至完全溶解， 得到丝素溶液； 。
4、4)将丝素溶液通过除杂质方法滤除杂质后放入透析袋中， 将透析袋放入超纯水制备循 环系统中透析冲洗， 其中透析袋的孔径为1000-20000DA； 5)将透析完成的丝素溶液降温至4， 并将丝素溶液加入高速离心机， 在-2010的 环境下进行高速低温离心处理， 得到无杂质丝素溶液， 其中所述高速离心机的转速为 10000-30000r/min， 离心时间为5-10min； 6)将无杂质丝素溶液倒入透析袋中后置于聚乙二醇溶液中去除水分， 再将聚乙二醇溶 液放入抽真空干燥炉进行浓缩处理， 其中浓缩处理完成的无杂质丝素溶液的质量百分浓度 为15-50； 7)将浓缩处理完成的无杂质丝素溶液注入骨钉模具中，。
5、 并进行甲醇处理， 甲醇得到成 型骨钉基材； 8)将成型骨钉基材置于超纯水制备循环系统中用超纯水洗脱， 单次洗脱时间为1-10h， 洗脱完成后的成型骨钉基材放入抽真空干燥炉进行加快脱水和干燥， 得到初胚骨钉； 9)将初胚骨钉进行加工成手术所需骨钉形状得到成型骨钉， 其中手术所需骨钉形状由 临床手术中三维CT成像仪获取患者所需的骨钉形状； 10)将成型骨钉进行灭菌处理后， 封装储存于无菌环境中或直接用于临床手术。 2.根据权利要求1所述的一种蚕丝骨钉的制备方法， 其特征是： 所述步骤1)中， 所述常 温超纯水清洗采用工业清洗机对开口茧进行清洗30min， 重复两次。 3.根据权利要求1所述的一种。
6、蚕丝骨钉的制备方法， 其特征是： 所述步骤2)中， 所述高 温水煮冷冻冲甩物理脱胶方法包括以下步骤： a.将开口茧与水按质量比1： 8-15加入高温水煮设备， 在全封闭的环境下高温水煮2- 3h， 水煮温度为100-150； b.取出开口茧放入甩干机中进行离心冲洗甩胶， 在离心冲洗甩胶过程中不断向开口茧 冲入的90-100的水， 甩胶时间为15min， 得到丝素。 4.根据权利要求1所述的一种蚕丝骨钉的制备方法， 其特征是： 所述步骤3)中， 所述丝 素颗粒与氯化钙三元体系混合的质量比为1:10-30， 所述氯化钙三元体系由氯化钙、 乙醇和 水组成， 所述氯化钙、 乙醇和水的摩尔质量比为1-2。
7、： 2-3： 8-11。 5.根据权利要求1所述的一种蚕丝骨钉的制备方法， 其特征是： 所述步骤4)中， 所述除 杂质方法采用500-1000目的钛合金滤网或不锈钢滤网对丝素溶液进行过滤。 6.根据权利要求1所述的一种蚕丝骨钉的制备方法， 其特征是： 所述4)步骤和8)步骤 中， 所述超纯水制备循环系统包括自来水供应机构、 超纯水制备机构、 冲洗机构和循环管 道， 所述自来水供应机构与超纯水制备机构连接并提供自来水， 超纯水制备机构用于制备 超纯水， 并与冲洗机构连接提供超纯水， 所述冲洗机构利用超纯水机构制备的超纯水透析 冲洗或超纯水洗脱， 所述循环管道连接冲洗机构和超纯水制备机构提供超纯水。
8、的循环利 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 108273143 A 2 用。 7.根据权利要求1所述的一种蚕丝骨钉的制备方法， 其特征是： 所述6)步骤和8)步骤 中， 所述抽真空干燥炉通过抽真空加热浓缩处理或脱水处理中， 持续性或间歇性通入不参 加反应的惰性气体， 所述惰性气体包括氦气或氩气的一种。 8.根据权利要求1所述的一种蚕丝骨钉的制备方法， 其特征是： 所述步骤6)中， 所述聚 乙二醇溶液的分子量为1000-20000， 所述聚乙二醇溶液由纯水与聚乙二醇按质量比1:5-20 组成。 9.根据权利要求1所述的一种蚕丝骨钉的制备方法， 其特征是： 所述7)步骤中， 所述甲 醇处理。
9、采用具有渗透性蚕丝棉覆盖在骨钉模具上， 通过滴入甲醇， 利用蚕丝棉进行分散甲 醇， 通过渗透方式向骨钉模具渗入甲醇使无杂质丝素溶液成型， 甲醇处理时间为3-5天。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 108273143 A 3 一种蚕丝骨钉的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及骨钉， 特别是一种蚕丝骨钉的制备方法。 背景技术 0002 在今天的医学背景下， 骨修复已经成为十分普遍的常规手术， 传统的骨修复手术 中常用的内固定材料为不锈钢、 钛合金及其它一些合金材料例如： 镁、 锌、 锡等， 这些金属内 固定材料共同的优势在于强度和刚度高、 韧性好， 缺点在于需要二次手术取出， 从经济。
10、、 生 理、 心理、 日常生活上都会给患者造成二次伤害； 另一方面在骨愈合过程中会造成应力遮 挡， 具体影响机理在由于高刚度固定物的存在， 使得原作用于骨骼局部的应力大部分为固 定物所承受， 从而使骨折愈合或骨的生长缺乏应力刺激， 进而导致临床上骨折延迟愈合甚 至不愈合； 内固定的植入在一定程度上会引起机体的排异反应， 使得手术成功几率大大降 低； 在内固定取出过程中很有可能发生螺丝滑牙而无法取出， 从而发生螺丝永久留存于体 内的情况， 并且螺丝取出后所遗留下的孔洞会产生二次骨折的风险。 0003 在合金内固定材料的种种缺点的背景下， 可降解的内固定材料会是内固定材料发 展的新方向， 目前世界。
11、上所采用的可降解内固定材料有聚乳酸(PLA)、 聚乙交酯-丙交酯 (PLGA)、 壳聚糖、 胶原、 -三磷酸钙、 羟基磷灰石等， 这些可降解的生物材料在人体内的降解 产物都会对肾脏造成很大的代谢压力， 生物相容性有待进一步提高； 材料的力学性能以及 生物学性能也有很多亟待解决的问题， 无论是断裂强度、 脆性、 疲劳性方面都有问题存在。 0004 蚕丝应用于纺织行业制作而成的丝绸已有几千年历史， 丝绸作为中国历史最早发 明之一以其独特高品质响誉全球。 但是几千年来蚕丝的应用途径过于狭窄， 近些年来随着 人们消费习惯的改变和产品的升级， 丝绸不再是高品质的唯一代表， 可替代性也日益加强； 同时随着。
12、近代科技的发展， 对于蚕丝的研究日益加深， 蚕丝的应用途径也在不断拓宽， 蚕丝 相关新产品的出现也就势在必行。 0005 蚕丝熟蚕结茧时所分泌丝液凝固而成的连续长纤维， 长度可达900-1500m， 由两种 蛋白组成， 内层为丝素蛋白(Fibroin),外层被丝胶蛋白(Sericin)包覆。 其中丝素蛋白含量 约为70-80， 含有18种人体可吸收氨基酸： 丙氨酸、 甘氨酸、 丝氨酸、 酪氨酸、 天冬氨酸、 苏氨酸、 精氨酸、 赖氨酸、 谷氨酸、 甲硫氨酸、 色氨酸、 脯氨酸、 胱氨酸、 缬氨酸、 异亮氨酸、 亮 氨酸、 苯丙氨酸、 组氨酸。 丝素蛋白具有两性荷电的特殊性能、 无毒、 良好的人。
13、体亲和性、 生 物降解性和生物相容性。 此外， 在不溶化处理过程种， 蚕丝蛋白的结构会从发生从任意卷曲 到 结构的转变。 在蚕丝蛋白发生结构转变之后， 侧链与侧链间、 侧链与主链间以及分子与 分子之间可形成大量的氢键结合， 产生大量的次级交联点， 从而可以有效控制蚕丝蛋白的 溶解性。 发明内容 0006 为了克服现有技术的上述缺点， 本发明的目的是解决现有骨钉不可降解、 降解对 机体有害、 强度欠缺等问题， 提供能生产出对人体组织具有良好兼容性和对人体无毒害作 说 明 书 1/5 页 4 CN 108273143 A 4 用的骨钉的一种蚕丝骨钉的制备方法。 0007 本发明解决其技术问题所采用。
14、的技术方案是： 一种蚕丝骨钉的制备方法， 其中包 括以下步骤： 0008 1)将挑选完成的开口茧用常温超纯水清洗至洁净状态； 0009 2)对洁净的开口茧进行脱胶处理， 脱胶处理后得到丝素， 其中， 所述脱胶处理采用 高温水煮冷冻冲甩物理脱胶方法； 0010 3)将丝素采用物理剪切法剪切得到微米级丝素颗粒， 并将丝素颗粒与氯化钙三元 体系混合， 置于100恒温水浴锅中加热10-60min至完全溶解， 得到丝素溶液； 0011 4)将丝素溶液通过除杂质方法滤除杂质后放入透析袋中， 将透析袋放入超纯水制 备循环系统中透析冲洗， 其中透析袋的孔径为1000-20000DA； 0012 5)将透析完成。
15、的丝素溶液降温至4， 并将丝素溶液加入高速离心机， 在-2010 的环境下进行高速低温离心处理， 得到无杂质丝素溶液， 其中所述高速离心机的转速为 10000-30000r/min， 离心时间为5-10min； 0013 6)将无杂质丝素溶液倒入透析袋中后置于聚乙二醇溶液中去除水分， 再将聚乙二 醇溶液放入抽真空干燥炉进行浓缩处理， 其中浓缩处理完成的无杂质丝素溶液的质量百分 浓度为15-50； 0014 7)将浓缩处理完成的无杂质丝素溶液注入骨钉模具中， 并进行甲醇处理， 得到成 型骨钉基材； 0015 8)将成型骨钉基材置于超纯水制备循环系统中用超纯水洗脱， 单次洗脱时间为1- 10h， 。
16、洗脱完成后的成型骨钉基材放入抽真空干燥炉进行加快脱水和干燥， 得到初胚骨钉； 0016 9)将初胚骨钉进行加工成手术所需骨钉形状得到成型骨钉， 其中手术所需骨钉形 状由临床手术中三维CT成像仪获取患者所需的骨钉形状； 0017 10)将成型骨钉进行灭菌处理后， 封装储存于无菌环境中或直接用于临床手术。 0018 作为本发明的进一步改进： 所述步骤1)中， 所述常温超纯水清洗采用工业清洗机 对开口茧进行清洗30min， 重复两次。 0019 作为本发明的进一步改进： 所述步骤2)中， 所述高温水煮冷冻冲甩物理脱胶方法 包括以下步骤： 0020 a.将开口茧与水按质量比1： 8-15加入高温水煮设。
17、备， 在全封闭的环境下高温水煮 2-3h， 水煮温度为100-150； 0021 b.取出开口茧放入甩干机中进行离心冲洗甩胶， 在离心冲洗甩胶过程中不断向开 口茧冲入90-100的水， 甩胶时间为15min， 得到丝素。 0022 作为本发明的进一步改进： 所述步骤3)中， 所述丝素颗粒与氯化钙三元体系混合 的质量比为1:10-30， 所述氯化钙三元体系由氯化钙、 乙醇和水组成， 所述氯化钙、 乙醇和水 的摩尔质量比为1-2： 2-3： 8-11。 0023 作为本发明的进一步改进： 所述步骤4)中， 所述除杂质方法采用500-1000目的钛 合金滤网或不锈钢滤网对丝素溶液进行过滤。 0024。
18、 作为本发明的进一步改进： 所述4)步骤和8)步骤中， 所述超纯水制备循环系统包 括自来水供应机构、 超纯水制备机构、 冲洗机构和循环管道， 所述自来水供应机构与超纯水 制备机构连接并提供自来水， 超纯水制备机构用于制备超纯水， 并与冲洗机构连接提供超 说 明 书 2/5 页 5 CN 108273143 A 5 纯水， 所述冲洗机构利用超纯水机构制备的超纯水透析冲洗或超纯水洗脱， 所述循环管道 连接冲洗机构和超纯水制备机构提供超纯水的循环利用。 0025 作为本发明的进一步改进： 所述6)步骤和8)步骤中， 所述抽真空干燥炉通过抽真 空加热浓缩处理或脱水处理中， 持续性或间歇性通入不参加反应。
19、的惰性气体， 所述惰性气 体包括氦气或氩气的一种。 0026 作为本发明的进一步改进： 所述步骤6)中， 所述聚乙二醇溶液的分子量为1000- 20000， 所述聚乙二醇溶液由纯水与聚乙二醇按质量比1:5-20组成。 0027 作为本发明的进一步改进： 所述7)步骤中， 所述甲醇处理采用具有渗透性蚕丝棉 覆盖在骨钉模具上， 通过滴入甲醇， 利用蚕丝棉进行分散甲醇， 通过渗透方式向骨钉模具渗 入甲醇使无杂质丝素溶液成型， 甲醇处理时间为3-5天。 0028 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 0029 本发明解决现有骨钉不可降解、 降解对机体有害和强度欠缺等问题， 制备出的骨 钉在人体组织具。
20、有良好的兼容性， 对人体无毒害作用， 是一种人体亲和性好、 无免疫排斥反 应的骨钉， 满足不同的临床需要。 具体实施方式 0030 现实施例对本发明进一步说明： 0031 实施案例一： 0032 一种蚕丝骨钉的制备方法， 其中包括以下步骤： 0033 1)将挑选完成的开口茧用常温超纯水清洗至洁净状态， 所述常温超纯水清洗采用 工业清洗机对开口茧进行清洗30min， 重复两次。 0034 2)对洁净的开口茧进行脱胶处理， 脱胶处理后得到丝素， 其中， 所述脱胶处理采用 高温水煮冷冻冲甩物理脱胶方法； 0035 所述高温水煮冷冻冲甩物理脱胶方法包括以下步骤： 0036 a.将开口茧与水按质量比1：。
21、 10加入高温水煮设备， 在全封闭的环境下高温水煮 2h， 水煮温度为120； 0037 b.取出开口茧放入甩干机中进行离心冲洗甩胶， 在离心冲洗甩胶过程中不断向开 口茧冲入的100的水， 甩胶时间为15min， 得到丝素。 0038 3)将丝素采用物理剪切法剪切得到微米级丝素颗粒， 并将丝素颗粒与氯化钙三元 体系混合， 置于100恒温水浴锅中加热50min至完全溶解， 得到丝素溶液； 0039 所述丝素颗粒与氯化钙三元体系混合的质量比为1:20， 所述氯化钙三元体系由氯 化钙、 乙醇和水组成， 所述氯化钙、 乙醇和水的摩尔质量比为2： 3： 11。 0040 4)将丝素溶液通过除杂质方法滤除。
22、杂质后放入透析袋中， 将透析袋放入超纯水制 备循环系统中透析冲洗， 其中透析袋的孔径为5000DA； 所述除杂质方法采用500目的钛合金 滤网对丝素溶液进行过滤， 所述钛合金滤网中的钛合金与骨骼有很好的生物相容性。 0041 5)将透析完成的丝素溶液降温至4， 并将丝素溶液加入高速离心机， 在-4的环 境下进行高速低温离心处理， 得到无杂质丝素溶液， 其中所述高速离心机的转速为18000r/ min， 离心时间为5min； 0042 6)将无杂质丝素溶液倒入透析袋中后置于聚乙二醇溶液中去除水分， 再将聚乙二 说 明 书 3/5 页 6 CN 108273143 A 6 醇溶液放入抽真空干燥炉进。
23、行浓缩处理， 其中浓缩处理完成的无杂质丝素溶液的质量百分 浓度为15-50； 所述抽真空干燥炉通过抽真空加热浓缩处理， 持续性或间歇性通入不参 加反应的惰性气体。 0043 所述聚乙二醇溶液的分子量为20000， 所述聚乙二醇溶液由纯水与聚乙二醇按质 量比1:20组成。 0044 7)将浓缩处理完成的无杂质丝素溶液注入骨钉模具中， 并进行甲醇处理， 处理时 间为3天， 得到成型骨钉基材； 所述甲醇处理采用具有渗透性蚕丝棉覆盖在骨钉模具上， 通 过滴入甲醇， 利用蚕丝棉进行分散甲醇， 通过渗透方式向骨钉模具渗入甲醇使无杂质丝素 溶液成型。 0045 8)将成型骨钉基材置于超纯水制备循环系统中用超。
24、纯水洗脱， 单次洗脱时间为 3h， 洗脱完成后的成型骨钉基材放入抽真空干燥炉进行加快脱水和干燥， 得到初胚骨钉； 所 述抽真空干燥炉通过抽真空加热脱水处理中， 持续性或间歇性通入不参加反应的惰性气 体。 0046 9)将初胚骨钉进行加工成手术所需骨钉形状得到成型骨钉， 其中手术所需骨钉形 状由临床手术中三维CT成像仪获取患者所需的骨钉形状； 0047 10)将成型骨钉进行灭菌处理后， 封装储存于无菌环境中或直接用于临床手术。 0048 实施案例二： 0049 一种蚕丝接骨板的制备方法， 其中包括以下步骤： 0050 1)将挑选完成的开口茧用常温超纯水清洗至洁净状态， 所述常温超纯水清洗采用 工。
25、业清洗机对开口茧进行清洗1h， 重复两次。 0051 2)对洁净的开口茧进行脱胶处理， 脱胶处理后得到丝素， 其中， 所述脱胶处理采用 高温水煮冷冻冲甩物理脱胶方法； 0052 所述高温水煮冷冻冲甩物理脱胶方法包括以下步骤： 0053 a.将开口茧与水按质量比1： 10加入高温水煮设备， 在全封闭的环境下高温水煮 2h， 水煮温度为120； 0054 b.取出开口茧放入甩干机中进行离心冲洗甩胶， 在离心冲洗甩胶过程中不断向开 口茧冲入的100的水， 甩胶时间为15min， 得到丝素。 0055 3)将丝素采用物理剪切法剪切得到微米级丝素颗粒， 并将丝素颗粒与氯化钙三元 体系混合， 置于100恒。
26、温水浴锅中加热50min至完全溶解， 得到丝素溶液； 0056 所述丝素颗粒与氯化钙三元体系混合的质量比为1:20， 所述氯化钙三元体系由氯 化钙、 乙醇和水组成， 所述氯化钙、 乙醇和水的摩尔质量比为1:2:8。 0057 4)将丝素溶液通过除杂质方法滤除杂质后放入透析袋中， 将透析袋放入超纯水制 备循环系统中透析冲洗， 其中透析袋的孔径为8000DA； 所述除杂质方法采用500目的钛合金 滤网对丝素溶液进行过滤， 所述钛合金滤网中的钛合金对骨骼有很好的融合性。 0058 5)将透析完成的丝素溶液降温至5， 并将丝素溶液加入高速离心机， 在-5的环 境下进行高速低温离心处理， 得到无杂质丝素。
27、溶液， 其中所述高速离心机的转速为20000r/ min， 离心时间为5min； 0059 6)将无杂质丝素溶液倒入透析袋中后置于聚乙二醇溶液中去除水分， 再将聚乙二 醇溶液放入抽真空干燥炉进行浓缩处理， 其中浓缩处理完成的无杂质丝素溶液的质量百分 说 明 书 4/5 页 7 CN 108273143 A 7 浓度为15-50； 所述抽真空干燥炉通过抽真空加热浓缩处理， 持续性或间歇性通入不参 加反应的惰性气体。 0060 所述聚乙二醇溶液的分子量为20000， 所述聚乙二醇溶液由纯水与聚乙二醇按质 量比1:30组成。 0061 7)将浓缩处理完成的无杂质丝素溶液注入骨钉模具中， 并进行甲醇处。
28、理， 处理时 间为5天， 得到成型骨钉基材； 所述甲醇处理采用具有渗透性蚕丝棉覆盖在骨钉模具上， 通 过滴入甲醇， 利用蚕丝棉进行分散甲醇， 通过渗透方式向骨钉模具渗入甲醇使无杂质丝素 溶液成型。 0062 8)将成型骨钉基材置于超纯水制备循环系统中用超纯水洗脱， 单次洗脱时间为 3h， 洗脱完成后的成型骨钉基材放入抽真空干燥炉进行加快脱水和干燥， 得到初胚骨钉； 所 述抽真空干燥炉通过抽真空加热脱水处理中， 持续性或间歇性通入不参加反应的惰性气 体。 0063 9)将初胚骨钉进行加工成手术所需骨钉形状得到成型骨钉， 其中手术所需骨钉形 状由临床手术中三维CT成像仪获取患者所需的骨钉形状； 0064 10)将成型骨钉进行灭菌处理后， 封装储存于无菌环境中或直接用于临床手术。 0065 综上所述， 本领域的普通技术人员阅读本发明文件后， 根据本发明的技术方案和 技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案， 均属于本发明所保护的范 围。 说 明 书 5/5 页 8 CN 108273143 A 8 。