[发明专利]一种聚乳酸-非晶磷酸钙复合纳米纤维材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸-非晶磷酸钙复合纳米纤维材料的制备方法，具体说，是涉及一种利用静电纺丝技术制备聚乳酸-非晶磷酸钙复合纳米纤维材料的方法，属于纳米纤维材料制备技术领域。

背景技术

聚乳酸(PLA)因具有许多非凡的性能，包括良好的机械性能、耐热性、抗化学腐蚀性，良好的透明性、成纤性和热塑性等，特别是由于其具有良好的生物降解性和生物相容性，因而可广泛应用于生物医学材料领域。然而，聚乳酸材料在人体应用时存在的最大问题是其降解过程中会产生大量乳酸造成局部酸性环境，从而引发局部肌肉组织的炎症反应。

非晶磷酸钙，作为利用湿化学法合成羟基磷灰石过程中存在的一种中间相，具有优异的骨传导性以及成骨细胞黏附性，并且生物降解速率较高，被广泛的用于生物材料的添加材料。在骨科，由于其类似于人类骨骼中天然的成分，而被用作骨骼材料的填充材料，比如水泥骨，牙科充料等。由于其较好的溶解性能，在降解过程中可以在周围形成一柔性的含有Ca²⁺离子、PO₄^3-离子区，该离子区可以中和聚乳酸带来的酸性环境，延缓生物吸收的速度，从而清除由酸性物质引起的炎症反应。但磷酸钙的质地太脆，制成的材料容易碎裂，机械性能不佳，而聚乳酸的加入能够改善材料的性能。将聚乳酸和磷酸钙用合适的制备方法制得骨组织工程材料，既能提高力学性能和诱导成骨特性，又能控制材料的生物降解速度。因此，聚乳酸-磷酸钙复合多孔支架已被多数学者采用。

用于生物医学工程领域的组织工程支架材料可以在三个层次上影响组织构建：①支架材料的组成结构，决定材料的基本物理机械性能；②支架孔隙的形态结构和大小，调节细胞的迁移与生长；③支架材料的表面化学性质(如亲水性和表面电荷)，调节与其相接触的细胞的黏附、伸展及基因表达过程。理想组织工程支架的构建要综合以上各因素，使支架材料在三维空间结构、表面的理化及生物学性质等方面模拟生物机体组织。因此，支架材料的组成和支架孔隙的形态结构是组织工程支架材料的两个重要因素。目前的组织工程支架材料，要么生物相容性差、降解速率不合理，要么力学性能不高，还有的因为孔隙不贯通而透气性差或不利于细胞生长、营养供给和废物排泄，而普通网状材料孔径太大，对细胞没有屏障作用，因而难以满足临床应用要求。

纳米纤维具有很多不同于常规尺寸物质的特殊性质，主要是因为其具有极大的比表面积。相对于纳米微粒材料而言，纳米纤维更容易保持纳米尺度形貌，且可直接用于工业等实际用途。严格来讲，纳米纤维一般是指直径小于100nm的纤维。通常，将直径在几百纳米以下的纤维称为超细纤维，也具有特殊性能。静电纺丝法制备的超细纤维多孔材料具有高比表面积、高孔隙率等优异性能，在形态上可以较好地仿生细胞外基质，因而在生物医学包括组织工程支架、表面包覆、药物缓释等方面具有广阔的应用前景。

静电纺丝技术是一种在高压电场作用下形成超细纤维的聚合物加工技术。通过这种技术可以方便地制备直径在十几纳米至几百纳米的聚合物超细纤维。静电纺丝过程中，采用静止的接地接收装置所得到的纤维一般会沉积成纤维毡，微观形态类似于无纺布。静电纺丝材料的一个重要的应用方向是生物医学领域。将具有良好生物相容性的材料通过电纺加工成具有特殊超细纤维结构的组织工程支架是目前组织工程研究的一个热点。相比其他支架制备技术，电纺技术具有以下几个特点：(1)超细纤维可以模拟天然细胞外基质的纳米网状结构。很多研究结果认为，支架的微结构对细胞的粘附和生长具有重要意义。(2)制备的聚合物支架可以是多种聚合物的复合材料，可综合利用不同材料的特性。(3)制备的支架具有内部贯通性。

但利用静电纺丝技术制备聚乳酸-非晶磷酸钙复合纳米纤维材料，至今未见有关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用静电纺丝技术制备聚乳酸-非晶磷酸钙复合纳米纤维材料的方法，以实现该类复合材料在生物医学工程领域中的广泛应用和规模化生产的目的。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的聚乳酸-非晶磷酸钙复合纳米纤维材料的制备方法，包括如下具体步骤：

a)将水溶性钙盐和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物(P123)加入去离子水中，配制成混合水溶液A；

b)将水溶性磷酸盐和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物(P123)加入去离子水中，配制成混合水溶液B；

c)调节混合水溶液B的pH值至碱性，然后将混合水溶液A滴加入其中进行沉淀反应；