[发明专利]可降解泡沫铁基磷酸钙-壳聚糖复合骨植入材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泡沫铁基复合骨植入材料的制备方法。

背景技术

在整型外科中，骨修复与再生是一普遍而复杂的临床问题，全球每年约有300万人由于外伤、疾病需要骨修复。因此，具有仿自然骨组织的孔隙结构(尤其是适合细胞长入的孔隙结构)，并具有骨诱导性及骨传导性，还具有生物活性的植入材料是目前骨植入材料的研究的热点也具有广阔的市场前景。

骨修复材料可分成：金属材料、陶瓷材料、高分子材料及其复合物。金属植入材料力学性能好，但缺乏生物活性，通常不能与骨组织发生键合，并且弹性模量过高，易产生应力屏障效应，在体液作用下，持续放出金属离子。陶瓷植入材料：生物活性好，有一定的孔隙率，但抗疲劳性和抗压性低。高分子植入材料：可塑性强，易加工成型，但生物活性差，大量降解容易造成组织毒性反应，引起病变。针对上述问题，金属基陶瓷-高分子复合材料成为植入材料的发展方向和研究的热点。

而金属植入材料按性质不同可分为生物可降解材料和生物不可降解（永久性）材料两类；按形态不同分为实体金属材料和多孔（泡沫）金属材料。与永久性植入材料相比，由于生物可降解金属材料，在组织恢复功能后可自然降解，并避免了持久的物理激惹、局部慢性炎症及二次手术所造成的并发症和经济负担等，因此，成为最具发展前景的新一代金属植入材料。与实体金属植入材料相比，由于多孔金属植入材料具有如下优点:(1)其密度、强度和弹性模量可以通过改变孔隙度来调整，进而达到与自然骨相匹配；(2)多孔结构利于成骨细胞的粘附、分化和生长，促使骨长入孔隙，实现生物固定；(3)开放的连通孔结构利于水分和养料在植入体内的传输，促进组织再生与重建；(4)多孔结构有利于骨形态发生蛋白（BMP）的聚集，进而发生骨诱导性。因此，可降解多孔金属植入材料成为金属植入材料的发展方向。已研究的可降解多孔金属基植入材料大都为多孔镁基植入材料，而关于泡沫铁基植入材料却未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了丰富可降解金属基复合骨植入材料的种类，而提供了可降解泡沫铁基磷酸钙-壳聚糖复合骨植入材料的制备方法。本发明方法解决了陶瓷层与泡沫铁基体结合力不好的问题。

本发明中可降解泡沫铁基磷酸钙-壳聚糖复合骨植入材料的制备方法是按下述步骤进行的：一、泡沫铁发黑处理；二、电泳液的配制：步骤a、向300mL去离子水中加入10mL冰醋酸，而后缓慢加入0.5g壳聚糖，并不断搅拌至壳聚糖溶解后，加入2.0g羟基磷灰石纳米粒子，采用超声振荡至羟基磷灰石纳米粒子溶解，再加入去离子水至溶液体积为400mL，得到溶液A，步骤b、将3.0g羟基磷灰石纳米粒子加入550mL无水乙醇中，不断搅拌，再加入无水乙醇至体积为600mL，得到悬浊液B，步骤c、将溶液A和悬浊液B混匀，得到电泳液；三、以发黑处理的泡沫铁作阴极，表面镀有铂铑涂层的钛合金作阳极，在步骤二配制的电泳液中，30V电压下电泳10～80min，其中阴阳极距离为15mm；四、将经步骤三处理的泡沫铁浸泡在磷酸盐缓冲溶液中，在37±0.5℃条件下浸泡3~15天，用蒸馏水冲洗pH值为7.0，并且在室温下干燥，即得到可降解泡沫铁基磷酸钙-壳聚糖复合骨植入材料；其中步骤四的浸泡过程中每天更换一次磷酸盐缓冲溶液，磷酸盐缓冲溶液由Na₂HPO₄·3H₂O、NaH₂PO₄·3H₂O和去离子水配制而成，Na₂HPO₄·3H₂O的浓度为10g/L，NaH₂PO₄·3H₂O的浓度为10g/L。

本发明可用下述步骤配制的电泳液替代步骤二所述的电泳液：向300mL去离子水中加入10mL冰醋酸，而后缓慢加入0.5g壳聚糖，并不断搅拌至壳聚糖溶解后，再加入5.0g羟基磷灰石纳米粒子，采用超声振荡至羟基磷灰石纳米粒子溶解，再加入去离子水至体积为1000mL，得到电泳液。

本发明也可用采用下述步骤配制的电泳液替代步骤二所述的电泳液：向500mL无水乙醇中加入5.0g羟基磷灰石纳米粒子，采用超声振荡至羟基磷灰石纳米粒子分散均匀，再加入乙醇至体积为1000mL，得到电泳液。

通过本发明方法在泡沫铁表面得到膜层与泡沫铁基体结合良好且均匀分布在泡沫铁的孔隙内，而且具有良好的生物活性和生物相容性，可用作骨植入材料，本发明方法制备的产品丰富了可降解金属基复合骨植入材料种类。

附图说明