[发明专利]一种左旋聚乳酸-改性MgO纳米棒复合材料的制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于有机/无机纳米复合材料技术领域，特别是一种左旋聚乳酸-改性MgO纳米棒复合材料的制备方法。

背景技术

随着人口老龄化趋势的加重，以及工业、交通等导致的骨创伤发生率的逐年增加，临床上对新型骨修复材料的需求非常巨大。而目前应用的骨折内固定材料以生物惰性不锈钢及钛合金为主，易因应力遮挡效应导致骨溶解，必须在骨折愈合后二次手术取出。复杂的骨创伤、骨髓炎和骨肿瘤术后留下的较大尺寸骨缺损也需要大量植骨修复，而自体骨或异体骨移植因受诸多客观因素制约难以满足需要，由可降解支架材料填充和修复是理想的治疗方法。然而，能够同时具有足够的力学性能、良好的生物活性和生物相容性，又可生物降解的骨修复材料目前还是空白。事实上，骨组织工程的进展也同样期待这类材料的开发。

高分子量左旋聚乳酸（PLLA）因其足够的初始强度、良好的生物相容性和降解性，是目前商用可降解骨植入器件的首选材料，已在临床上用于非承重骨的修复。但其使用中暴露出的缺陷限制了其广泛应用。主要问题是：1）植入初期降解速度和强度损失过快，并因自催化效应使降解过程不可控，更无法与新骨生长相匹配；2）降解中间体乳酸强烈降低体液pH值，使植入体周围环境呈明显酸性；3）乳酸中间体的酶解降解速度过慢，2-3年才可完全降解。因此，植入后期,材料占位不仅阻碍新生组织长入，还因乳酸的酸性诱发人体的无菌性炎症反应 。

镁及镁合金是近年来广泛研究的另一类可腐蚀吸收生物材料，有望成为新一代强度高、活性好的可降解骨修复材料。但其不均匀点蚀和降解速率过快的难题仍没有有效的解决方案。近年来在生物镁合金的研究中发现，镁合金在体液中腐蚀释放大量的Mg²⁺离子和OH^-离子，导致体液的pH值升高 。

 近期，F. Ma等以表面己内脂改性MgO纳米颗粒与PLLA共混，实现了MgO在PLLA基体中的均匀分布，不仅提高了强度，而且显著抑制了pH值的降低。但MgO颗粒的增强效果并不显著，且复合材料塑性是下降的，也没有对MgO颗粒调控聚乳酸降解过程的系统研究和机理分析。说明表面己内脂改性的MgO纳米颗粒与PLLA基体的界面结合状态并不理想。前期，我们将1.5wt%Mg粉加入5wt%HA/PLA的复合材料中，虽然材料的强度无明显变化，但对PLLA降解过程中pH值的中和作用是十分显著的。2013年香港大学KelvinW.K.Yeung的研究小组将聚合物改性的微米级Mg颗粒加入PCL中，显示了Mg²⁺离子对调控PCL降解，抑制降解导致的pH值降低，以及增强复合材料生物活性，促进新骨生长的积极作用，是具有潜在应用前景的骨折固定替代材料。

为达到既调控PLLA降解又显著改善其力学性能的目的，本发明提出以富含羧基的可降解有机物（DL-苹果酸与低分子量聚乳酸的无规共聚物）改性MgO纳米棒，并与PLLA共混, 通过原位键合制备PLLA/g-MgO-r复合材料的方法，目前国内外未见公开报道。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种左旋聚乳酸-改性MgO纳米棒复合材料的制备方法，该制备方法工艺简单、易于实施；制得的复合材料可用于制备包括骨钉、骨板和松质骨螺钉的骨折内固定制品，能满足骨修复临床需要的降解性能和力学性能。

本发明的技术方案：

一种左旋聚乳酸-改性MgO纳米棒复合材料的制备方法，包括下述步骤： 

1）MgO 纳米棒的制备

将MgC1₂·6H₂O溶解于去离子水中得到浓度为0.6g/ml的氯化镁溶液，在25℃温度下搅拌20min后，加入直径小于50nm、长径比大于10的MgO纳米棒，在45℃温度下继续搅拌20-22h，然后离心、用水洗涤至少四次，最后用乙醇洗涤，离心分离得到氯氧化水泥[Mg_x(OH)_yCl_z ^. _nH₂O]沉淀物，将上述沉淀物依次用水、乙醇洗涤后，加入到NaOH溶液中，在45℃温度下搅拌反应3h，然后依次用水、乙醇洗涤，干燥后经煅烧后得到MgO纳米棒； 

2）MgO 纳米棒的表面改性

将DL-苹果酸、分子量为500-1000的聚乳酸和MgO纳米棒混合，在真空度0.05MP、温度为80-150℃条件下磁力搅拌反应5-10h，将得到的产物用乙酸乙酯洗涤三次后，在40-60℃下真空干燥10-30min，得到粉末状改性MgO纳米棒；