[发明专利]制备高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方法。

背景技术

因为人口老龄化、病变、交通事故、地震等原因，每年都有大量的骨折病人需要进行骨折内固定手术。许多由金属和聚合物材料制备而成的生物材料用于骨科疾病的治疗，但这些材料存在显著的缺陷，如：金属材料与骨组织的机械相容性不好，导致植入体的松动或脱位；产生应力遮挡效应，导致骨折疏松或骨萎缩，不能在骨折部位形成骨痂，易出现二次骨折；金属离子的释放会造成过敏反应；金属材料需二次手术取出植入物；目前临床使用的聚合物材料降解时释放出酸性物质，引起非菌性炎症反应，并影响种子细胞或生长因子的活性和增殖。因此，许多研究人员致力于开发天然高分子与羟基磷灰石复合的新型生物医用材料，以满足骨科临床使用的要求。

壳聚糖是天然高分子材料的一种，具有独特的生物功能，在生物体内可被溶菌酶降解为无毒无害的氨基葡萄糖。壳聚糖基生物材料已被广泛用于生物医学领域，如：骨组织工程材料、血管支架材料、神经导管、止血材料以及药物传递体系等。

羟基磷灰石是天然骨中主要的无机成分，具有特殊的骨传导性、与骨结合性好以及高抗湿性，已被用于硬组织的临床修复与重建。初生的羟基磷灰石颗粒在生物体内具有很高的吸收率和良好的生物相容性，不仅被广泛用于整形外科的骨移植，还被药物传递体系的控制释放。在生理环境中小尺寸有利于降解吸收并刺激新骨生长，纳米羟基磷灰石的低结晶度意味着高的溶解速率，释放出的Ca²⁺离子被骨组织吸收重新生成Ca-P无机矿物质，因而可以促进成骨细胞的粘附、分化和新骨的生成。

因此，开发一种高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材，以满足骨科的临床使用要求，具有重要的社会意义和经济价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方法，该方法能制得高强度的羟基磷灰石/壳聚糖骨折内固定材料。

本发明的制备高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方法，其步骤如下：

1)将钙盐和磷酸盐按化学计量比加入到体积分数为2％的乙酸溶液中，搅拌均匀，形成羟基磷灰石前驱体溶液；

2)向羟基磷灰石前驱体溶液中加入壳聚糖粉末，羟基磷灰石与壳聚糖的质量比为5∶100～10∶100，剧烈搅拌，形成均匀的混合溶液，静置脱泡；

3)取少量壳聚糖溶液注入模具中先形成一层内膜，然后将步骤2)制备的混合溶液注入模具中，再将模具放入质量分数为5％碱性凝固液中，凝固6～24h，脱模，得到羟基磷灰石/壳聚糖复合凝胶棒材，用蒸馏水洗涤复合凝胶棒材至中性；

4)将羟基磷灰石/壳聚糖三维复合凝胶棒材放入质量分数为0.013％～0.063％的戊二醛水溶液中，静置交联12～24小时，用去离子水浸泡洗涤6～12h，在60℃～80℃下干燥，得到高强度的羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材。

上述的钙盐可以为氯化钙或硝酸钙，磷酸盐可以是磷酸二氢钠、磷酸二氢钾或磷酸氢二钾。所说的碱性凝固液为NaOH或KOH。

本发明的有益效果在于：

戊二醛可使壳聚糖分子发生交联反应，形成体型网络状结构，交联后羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材变得致密，层与层之间变得更紧密。同时，纳米羟基磷灰石颗粒变得更加紧密，尺寸减小。戊二醛交联的羟基磷灰石/壳聚糖纳米复合棒材的弯曲强度和弯曲模量可达178MPa、5.2GPa，与未交联的羟基磷灰石/壳聚糖纳米复合棒材相比分别提高了107％、52.9％，可满足骨折内固定的临床使用要求。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步说明本发明。

实施例1：

1)称取Ca(NO₃)₂·4H₂O 2.35g和NaH₂PO₄·2H₂O 0.93g，加入到400ml体积分数为2％的稀乙酸水溶液中，搅拌10min，形成羟基磷灰石前驱体溶液；

2)向羟基磷灰石前驱体溶液中加入20g壳聚糖粉末，搅拌1h，得到的混合溶液静置脱泡24h；

3)取少量壳聚糖溶液注入模具中先形成一层内膜，然后将步骤2)中混合溶液注入模具中，再将注有混合溶液的模具放入质量分数为5％的NaOH凝固液中，凝固6h，脱模，得到羟基磷灰石/壳聚糖复合凝胶棒材，用蒸馏水洗涤复合凝胶棒材至中性；