[发明专利]一种羟基磷灰石/尼龙纳米人工骨及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子复合材料及其制备方法，具体地涉及一种羟基磷灰石/尼龙纳米人工骨及其制备方法。

背景技术

自然骨的主要无机成分主要是纳米羟基磷灰石，约为骨组织的60～67％，有机成分主要是骨胶原，约占33～40％。利用人工合成的纳米针状羟基磷灰石与聚合物复合制备纳米人工骨复合材料，不仅具有羟基磷灰石良好的生物相容性和骨引导特性，而且结合了高分子材料良好的力学性能和可生物降解性，是一种很有前途的人工骨复合材料。

尼龙(尼龙66)为一种聚酰胺，是一种综合性能良好的工程塑料，不仅力学性能良好，而且具有很好的生物相容性和一定程度的生物降解性。由于其分子链上含有酰胺基团，这与骨胶原的分子结构有一定程度的相似，因此利用尼龙66与羟基磷灰石复合制备的人工骨能够满足生物相容性和力学相容性等方面的需要。

目前制备尼龙66/纳米羟基磷灰石的方法主要有两种：共混法和溶液共沉淀法。共混法就是把尼龙66与纳米羟基磷灰石粉体通过螺杆挤出机等设备进行熔融共混，用这种方法制备的复合材料难以实现羟基磷灰石的高填充量，而且羟基磷灰石粒子在复合材料中团聚严重，分散不均匀。溶液共沉淀法就是把尼龙66溶解在含有纳米羟基磷灰石的溶剂中，然后沉淀得复合材料，这种方法虽然可以使羟基磷灰石粒子处于纳米级且分散均匀，产品性能好，但在制备过程中使用了大量高沸点溶剂，不仅大大增加了成本，而且产物含有难以去除的溶剂，材料纯度较低，难以满足医用材料的要求。

因此，本领域迫切需要一种解决羟基磷灰石的纳米级分散问题、而且可以实现高填充量、不含使用有机溶剂、产物纯度高、达到医用材料的标准的人工骨材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于获得一种解决羟基磷灰石的纳米级分散问题、而且可以实现高填充量、不含使用有机溶剂、产物纯度高、达到医用材料的标准的人工骨材料。

本发明的另一目的在于获得一种解决羟基磷灰石的纳米级分散问题、而且可以实现高填充量、不含使用有机溶剂、产物纯度高、达到医用材料的标准的人工骨材料的制备方法。

本发明还有一个目的在于获得一种可以实现高填充量、不含使用有机溶剂、产物纯度高的医用制品。

本发明的再有一个目的在于获得本发明的人工骨的用途。

在本发明的第一方面，提供了一种羟基磷灰石/尼龙纳米人工骨，它包括：50～66重量％的纳米羟基磷灰石，以人工骨总重量计；34～50重量％的尼龙，以人工骨总重量计；所述纳米羟基磷灰石以平均长度尺寸在60～80nm之间的分散相分散在尼龙中；所述尼龙的分子量在9000～13000之间；且所述人工骨含有的有机溶剂不高于1％，以所述人工骨的总重量计。

优选地，所述人工骨含有的有机溶剂不高于所述人工骨的总重量的0.1％，较优选地，所述人工骨基本不含有机溶剂，更优选地不含有机溶剂。

优选地是，所述人工骨经过扫描电镜20000倍测试，无明显团聚现象。

优选地是，所述尼龙由尼龙盐、内酰胺类单体或其混合物缩聚得到，所述尼龙盐优选尼龙66盐、尼龙610盐；所述内酰胺类单体优选己内酰胺、十二内酰胺或其组合。

在本发明的一个优选实施方式中，所述分散相中的纳米羟基磷灰石的平均长度尺寸为60～80nm，平均直径尺寸10～20nm，长径比为4～8。

在本发明的一个优选实施方式中，所述人工骨按ASTM D638标准测得的拉伸强度为50～82MPa，弯曲强度为50～90MPa，弯曲模量为5.0～6.5Gpa。

在本发明的一个优选实施方式中，所述人工骨由包括以下步骤的方法制得：(a)提供羟基磷灰石与尼龙盐的水性分散体；其中所述羟基磷灰石与尼龙盐的重量比例为(50～66)∶(34～50)；羟基磷灰石和尼龙盐的总含量为60～80重量％，以分散体总重量计算；(b)所述步骤(a)的分散体在200～290℃下进行原位聚合反应得到所述人工骨。

在本发明的一个优选实施方式中，所述步骤(a)的分散体由包括如下步骤的方法得到：(i)摩尔比为1∶(1.5～1.8)的磷酸与氢氧化钙在水中于60～100℃下反应20～60小时，得到纳米羟基磷灰石的水溶液；(ii)所述纳米羟基磷灰石的水溶液与尼龙盐混合，其中所述羟基磷灰石与尼龙盐的重量比例为(50～66)∶(34～50)；和/或所述步骤(b)中的原位聚合反应包括预聚阶段、除水阶段、聚合阶段，所述预聚阶段在200～240℃、1.60～2.60MPa下进行；所述聚合阶段在270～290℃、10～50KPa下进行。