[发明专利]自发泡多孔复合骨修复支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种治疗材料的制备方法，具体为自发泡多孔复合骨修复支架的制备方法。

背景技术

多孔支架材料作为物质和结构模板，在骨组织工程中发挥着重要作用。适宜的仿生孔隙结构是多孔支架能否发挥最优成骨效能的关键。尽管多孔支架材料已在骨组织工程的研究和应用中取得较大进展，但普遍存在支架材料力学性能、降解性能与自然骨再生不匹配，孔隙不均匀，连通性差等问题，使细胞和组织难以渗透长入到支架内部，只在支架的外围生长，同时物质运输受到阻碍，不利于局部组织的更新，使得支架材料距离临床应用还有较大差距。

聚氨酯是由硬段和软段构成的嵌段聚合物，根据不同的需求选择不同的软硬段或调整软硬段比例即可获得不同理化性能和降解性能，因其良好的生物相容性、血液相容性和性能可灵活调控等优点已在组织工程领域得到广泛关注。中国专利CN103495203A报道了一种利用生物藤模板法制备含二硫键的蜂窝状聚氨酯支架的制备方法，但该方法难以应用于采用粘度较大的含有无机填料的聚氨酯基复合材料制备复合多孔支架。以磷酸钙-聚氨酯仿生复合材料制备的多孔支架已显示出良好的生物活性和生物相容性。因聚氨酯基材料体系中存在的异氰酸根可与水反应生成CO₂气体，聚氨酯类多孔支架制备过程中往往用水作为发泡剂。李丽梅等“醇化改性蓖麻油基聚氨酯/n-HA复合支架材料的界面结构及力学性能”(无机材料学报，2013,28(8):811-817)等已有文献报道了以水作为发泡剂制备了纳米磷灰石/聚氨酯多孔复合支架。尽管发泡剂水为安全无毒副作用，但磷酸钙盐-聚氨酯复合材料体系随着反应进行粘度较大，发泡剂水很难均匀混入其中，从而影响支架孔隙结构的均匀性。

发明内容

针对上述情况，本发明提供了一种制备具有孔隙均匀可控的复合骨修复支架的简便易行的方法。

自发泡多孔复合骨修复支架的制备方法，包括以下步骤：

将含有磷酸氢钙结晶水合物和/或磷酸二氢钙结晶水合物的磷酸钙类物质作为无机填料，在聚氨酯合成过程中均匀复合于聚氨酯体系中形成复合材料，在高于磷酸氢钙结晶水合物和/或磷酸二氢钙结晶水合物分解失去结晶水的温度条件下熟化1-48小时。

磷酸钙类物质还包括羟基磷灰石、磷酸三钙、焦磷酸钙和磷酸八钙。

复合材料中磷酸钙类物质的质量比例优选为10～65wt％。

磷酸钙类物质中结晶水在复合材料中质量比例为0.05～10％，优选为0.2～2％。

聚氨酯为由聚醚多元醇或聚酯多元醇与异氰酸酯类物质聚合形成的嵌段聚合物。

为了制备具有抗菌功能的自发泡多孔复合骨修复支架，磷酸钙类物质中参杂纳米银、磷酸银、硝酸银、磺胺嘧啶银、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、硫酸锌、硝酸锌和氯化锌至少一种。

熟化最大允许范围75～150℃，优选85～125℃，熟化1-48小时，优选熟化时间为2-24小时。结晶水合物分解产生的水分子可与合成聚氨酯体系中的异氰酸根反应生成CO₂作为无毒副作用的优良发泡剂，随着复合材料体系的固化和熟化，得到一种新型磷酸钙-聚氨酯自发泡复合骨修复支架材料。

上述的制备方法中，因磷酸氢钙结晶水合物CaHPO₄·2H₂O在温度高于75℃时逐渐失去结晶水，若磷酸钙类物质选用含有磷酸氢钙结晶水合物，优选的熟化发泡温度为85～100℃。熟化过程中，提高熟化的温度，熟化产物的孔洞相应增大。当熟化温度低于85℃时，在复合材料体系中磷酸氢钙的结晶水不能充分释放，难以得到较高孔隙率和孔隙贯通性的多孔支架；当熟化温度为90℃时，熟化固化发泡孔径均匀，约为300～500μm；当熟化温度高于100℃，分解失去结晶水的反应太快，所得支架孔隙过大，不均匀，力学强度差。

磷酸钙类物质选用磷酸二氢钙结晶水合物作为发泡剂水来源时，因磷酸二氢钙结晶水合物Ca(H₂PO₄)₂·H₂O在温度高于100℃时逐渐失去结晶水，优选的发泡和熟化温度为105～130℃。