[发明专利]钙磷陶瓷/壳聚糖-羟基磷灰石复合涂层多孔材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于生物医学领域的有机-无机复合多孔骨修复材料的制造工艺，尤其涉及制备钙磷陶瓷/壳聚糖-羟基磷灰石复合涂层多孔材料的方法。

背景技术

目前，骨缺损修复中，骨再生主要按三种基本机制进行，即骨传导、骨生成和骨诱导。骨传导是指新生骨组织沿生物相容性材料表面或孔隙爬行生长，主要发生在材料与宿主骨接触部位，其成骨作用有限，骨传导性材料仅仅为新骨组织迁移提供生物相容性界面；骨生成是指缺损部位的成骨性干细胞在生物活性表面发生定向分化并诱发骨再生的过程；骨诱导是指血管周围游走的未分化间充质干细胞分化形成骨组织的过程，具有骨诱导性的材料通常能在非骨部位成骨，如可以在皮下或肌肉中诱发骨形成。羟基磷灰石(HA)和磷酸三钙(β-TCP)等磷酸钙类生物材料，与脊椎动物骨和齿的主要无机成分相近，具有良好的生物相容性，植入骨组织后能在界面上与骨形成很强的化学键合，已在临床得到应用。多孔状的钙磷生物陶瓷，不仅具有良好的生物相容性和独特的可控制降解性能，而且在一定的条件下具有骨诱导性，因而成为材料研究的热点之一。

作为骨组织修复、替换材料，总是希望在具有良好生物活性的同时，又具有较好的力学强度。多孔钙磷生物陶瓷通常采用高温烧结的方法制备，已有研究结果表明，高温烧结会在一定程度上降低材料的生物活性。因此，在实际制备过程中，为提高材料的生物学活性，希望能适当降低陶瓷的烧结温度，但材料的强度往往较难保证；而为了保证材料较高的强度，又常采用提高烧结温度或延长烧结时间的方法，导致材料晶粒尺寸变大，结晶度增高，结果是其生物活性下降。

为了在较低温度烧结时仍能得到具有较高力学性能的钙磷生物陶瓷，开发了多种方法：①加入烧结助剂促进烧结；②使用高强的第二相进行增韧；③预烧增韧；④稀土增韧；⑤制备晶须增韧复相陶瓷；⑥与氧化锆、氧化铝复合等。通过上述方法，虽然能大大改善钙磷陶瓷的力学性能，但同时对陶瓷的生物学性能产生一定的负面影响。加入增韧烧结助剂后，大多形成玻璃化烧结，烧成体晶粒大，骨传导性和骨诱导性能降低；有的增韧烧结助剂会带来一些不希望的杂相；加入的复合增强材料，通常都是生物惰性材料，实际应用中不能降解，将长期在生物体内留存。

为了避免常规高温炉烧结带来的缺陷，对采用不同的烧结工艺制备钙磷生物活性陶瓷进行了探索，如采用微波烧结、放电等离子体烧结等。这些方法尽管能得到比常规烧结具有更佳综合性能的多孔陶瓷，但陶瓷仍然要经受高温过程。可见，同时提高生物陶瓷的力学性能和生物活性是一对矛盾。

为了弥补单一材料的不足，制备具有更好性能的生物材料，近年来，复合骨修复材料得到了更多的研究。壳聚糖是一种天然的生物可降解多糖，其降解产物为氨基葡萄糖，有一定的碱性，对人体及组织无毒、无害，且具有优异的生物相容性、生物可降解性，是理想的细胞外基质材料，可促进多种组织细胞的黏附和增殖。纳米羟基磷灰石(nano-HA)除了具有传统HA的特性外，在理化性质和生物学方面有更大的优越性。纳米羟基磷灰石与壳聚糖复合制备的多孔支架，在保持良好生物学性能的基础上，材料的强度、韧性都得到一定程度的提高，但仍存在工艺不稳定、制备周期长及复合材料力学性能偏低等不足。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种制备钙磷陶瓷/壳聚糖-羟基磷灰石复合涂层多孔材料的方法，在不改变现有工艺的条件下，制备出具有良好生物活性的多孔骨修复材料。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

钙磷陶瓷/壳聚糖-羟基磷灰石复合涂层多孔材料的制备方法，特点是：选择孔隙尺寸在300～600μm、具有网状孔隙结构的多孔钙磷陶瓷，在质量百分比为0.5～5％的壳聚糖醋酸溶液中加入纳米羟基磷灰石制成悬浮液，对多孔钙磷陶瓷进行表面涂覆，壳聚糖-羟基磷灰石悬浮液中羟基磷灰石与壳聚糖的质量比为(6～1)∶(1～5)，经交联处理，得到钙磷陶瓷/壳聚糖-羟基磷灰石复合涂层多孔材料。

进一步地，上述的钙磷陶瓷/壳聚糖-羟基磷灰石复合涂层多孔材料的制备方法，首先，称取占溶液总质量的0.5～5％的壳聚糖溶解于质量浓度为1～5％的醋酸溶液中，制成壳聚糖醋酸溶液；

其次，按羟基磷灰石与壳聚糖的质量比为(6～1)∶(1～5)称取纳米羟基磷灰石粉末；

然后，将纳米羟基磷灰石粉末加入到壳聚糖醋酸溶液中，搅拌得到壳聚糖-羟基磷灰石悬浮液；

继而，将孔隙尺寸在300～600μm、具有网状孔隙结构的多孔钙磷陶瓷缓慢浸入壳聚糖-羟基磷灰石悬浮液中，完全浸没后再缓慢提出，在离心机中离心处理，去除多余悬浮液；