[发明专利]利用高压电场诱导制备的纳米羟基磷灰石/聚己内酯梯度功能材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种利用高压电场诱导制备的纳米羟基磷灰石/聚己内酯梯度功能材料及其制备方法，所述制备方法包括：将具有生物相容性及可降解聚合物基体聚己内酯(PCL)溶于有机溶剂中；将羟基磷灰石(HA)加入到所述有机溶液中；利用功率1000W的超声分散器分散30min，减压除去65％～90％的溶剂；在‑4℃～‑20℃温度下冷冻干燥4小时除去剩余的溶剂；将HA/PCL混合物用粉碎机粉碎倒入磨具中，在150℃/10MPa下热压成型,形成样品厚度为1mm～3mm的HA/PCL熔体；DC电场驱动所述HA/PCL熔体形成梯度结构。本发明解决了如何制备一种类似骨组织微观形貌的梯度复合材料的技术问题。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，特别涉及利用高压电场诱导制备的纳米羟基磷灰石/聚己内酯梯度功能材料及其制备方法。

背景技术

梯度功能材料是指材料的组成、结构等构成要素在材料的某个方向上连续变化，从而使材料的性能也呈连续变化的一种非均质复合材料。对于无机颗粒填充的聚合物梯度体系来讲，梯度功能材料的制备方法主要分为两大类：第一类，以二者的均匀混合物溶液悬浮体系为初始体系，用颗粒与聚合物基体之间的密度、重量或差别在力场或磁场、或电场场推动下驱使颗粒在聚合中产生浓度梯度，例如离心沉降、重力沉降、或者磁场驱动等；第二类，采用层层铺叠技术结合其他加工手段形成梯度，例如等离子喷涂、气相沉积、多弧离子镀等。

对于分散在聚合物熔体中的纳米颗粒，利用第一类方法中的重力离心、或常规电泳技术是很难实现的。对于层层铺叠技术，例如激光烧结或等离子溅射，需要聚合物常规下为粉体，高温能融化且熔融之后又具有很高的热稳定性、不发生分解降解。对于聚合物体系，能满足这些物理性能的只有为数不多的几个品种。

天然骨骼是具有梯度结构的复合材料，外层是起支撑作用的密质骨，逐渐向髓腔过渡是孔径从几百微米到几毫米的松质骨。骨骼主要是由纳米级羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)和胶原纤维组成。骨骼中羟基磷灰尺寸为20nm左右，其含量从外层密质骨到内层松质骨是逐渐减少的。天然骨的这种梯度结构，使其在保持良好生物学活性的同时，具有优秀的生物力学性能。骨骼是身体的支架以及重要的组成部分，广泛分布于口腔、头颅、面部、躯干等各个部位。随着人们生活质量的提高和社会活动的增加，通过骨骼重塑改变外貌变得越来越流行。此外人们身体在活动及交通事故中骨骼也是最最容易受损的部分。骨受损后修复的主要方法是通过移植或而是植入新的替代材料。移植的方法替换受损骨骼其优点在于可以减少排异反应。但是这些骨骼来自于人体本身，骨源难以得到。大多是情况下采用新的植入材料，例如钛金属、陶瓷或聚合物复合材料。作为植入的骨替代材料，除了需要一定的机械性能，还必须满足生物相容性和与其连接部位的匹配性、生物活性。所谓的生物活性就是植入的材料能够诱导骨组织再建，使新生骨组织生长出来后，代替原来的填充材料。

因此，基于仿生的理念，此从仿生角度来看,发展制备具有类似骨组织微观形貌的梯度复合材料，在骨修复和重建具有非常重要的实际意义。

发明内容

本发明提供一种利用高压电场诱导制备的纳米羟基磷灰石/聚己内酯梯度功能材料及其制备方法，解决了如何制备一种类似骨组织微观形貌的梯度复合材料的技术问题，达到了获得沿电场运动方向的梯度分布的纳米羟基磷灰石/聚己内酯梯度功能材料的技术效果。

第一方面，本发明提供一种利用高压电场诱导制备的纳米羟基磷灰石/聚己内酯梯度功能材料的制备方法，所述制备方法包括：将具有生物相容性及可降解聚合物基体聚己内酯(PCL)溶于有机溶剂中；将羟基磷灰石(HA)加入到所述有机溶液中；利用功率1000W的超声分散器分散30min，减压除去80％的溶剂；在-20℃温度下冷冻干燥4小时除去剩余的溶剂；将HA/PCL混合物用粉碎机粉碎倒入磨具中，在150℃/10MPa下热压成型,形成样品厚度为1mm-3mm的HA/PCL熔体；DC电场驱动所述HA/PCL熔体形成梯度结构。

优选的，所述DC电场驱动所述HA/PCL熔体形成梯度结构，具体包括：