[发明专利]一种含铜羧甲基壳聚糖‑海藻酸钠支架、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及羧甲基壳聚糖-海藻酸钠材料，尤其涉及一种可用作抗菌骨修复材料的含铜羧甲基壳聚糖-海藻酸钠支架的制备方法和应用。

背景技术

感染性骨缺损是临床的棘手问题，目前临床的常用治疗方法是清创、使用大量的抗生素和骨移植。骨组织工程是骨修复的研究热点，在抗菌骨修复材料上，目前研究大多数使用加入抗生素的办法打到抑菌效果。然而，抗生素产生的细菌耐药性问题，也成为了感染治疗中新的难题。壳聚糖和海藻酸钠都是自然界存量丰富的天热多糖，在骨修复材料中具有很好的应用前景。大量研究已经证明壳聚糖和海藻酸钠具有良好的生物相容性：无毒性、致敏性低和具有生物降解性。同时，壳聚糖还有抗菌、促进骨修复等多种生物功能。

金属离子的抗菌作用也是研究的热点，如银离子、铜离子等具有很强的杀菌作用。由于银的价格昂贵而且人体中不含银离子，银在应用上有一定的限制。铜是自然界储量丰富的金属，也是人体所需的微量元素，应用前景良好。目前，合成含铜的骨修复支架材料，多数研究通常通过加入铜离子溶液达到使支架材料含铜的效果。然而，该合成方法易出现溶液立即交联的现象，导致制备困难、铜离子分布不均匀，严重限制其实际应用。目前报道的含铜骨修复支架中，使用纳米铜合成的报道几乎没有。

发明内容

一方面，本发明为克服现有技术的不足而提供了一种含铜羧甲基壳聚糖-海藻酸钠支架的制备方法，制备得到的含铜羧甲基壳聚糖-海藻酸钠支架具有多孔结构,同时具有良好的生物相容性和抗菌效果。

本发明采用的技术方案为：一种含铜羧甲基壳聚糖-海藻酸钠支架的制备方法，其包括以下步骤：

(1)用超纯水配制纳米铜溶液；

(2)将羧甲基壳聚糖和海藻酸钠加入步骤(1)制得的纳米铜溶液中，混合均匀，得到混合溶液；

(3)将步骤(2)得到的混合溶液冻干，得到冻干后的初始支架；

(4)向步骤(3)得到的冻干后的初始支架中加入CaCl₂溶液交联，清洗，得到交联后的支架；

(5)将步骤(4)得到的交联后的支架冻干，即得所述含铜羧甲基壳聚糖-海藻酸钠抗菌骨修复支架。

在以上技术方案中，先将纳米铜溶液与羧甲基壳聚糖和海藻酸钠均匀混合，其后将混合溶液冻干后得到多孔结构，纳米铜即可均匀、稳定地分散在羧甲基壳聚糖和海藻酸钠中；加入交联剂CaCl₂溶液后，羧甲基壳聚糖和海藻酸钠遇CaCl₂即发生凝结，使得材料的强度进一步增加。

羧甲基壳聚糖和海藻酸钠的选择是发明人通过大量的创造性试验从众多材料中筛选得到的，发明人发现两者联合使用可以有效的弥补各自的不足。发明人在研究中发现单纯使用羧甲基壳聚糖制备得到的支架脆性大，单纯使用海藻酸钠制备得到的支架强度不足，而羧甲基壳聚糖和海藻酸钠的联合使用具有协同增效的作用，可有效降低支架的脆性，提高支架强度，从而使得抗菌骨修复支架的性能更优。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤(1)中，纳米铜溶液的浓度为0.01-10mM。当纳米铜浓度高于10mM时，会产生细胞毒性，而当其低于0.01mM时，则抗菌性不佳。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤(2)中，混合溶液中，羧甲基壳聚糖的浓度为0.5-2.5％w/v，海藻酸钠的浓度为0.5-2.5％w/v。当两者的浓度过高时，制备的支架不能成型，当浓度过低时，则存在制备困难的问题。发明人通过大量的试验发现当羧甲基壳聚糖的浓度为0.5-2.5％w/v，海藻酸钠的浓度为0.5-2.5％w/v时，制得的抗菌骨修复支架能够更好的满足抗菌骨修复支架的要求。

需要说明的是，若无特别说明，本文中涉及的浓度单位％w/v的计算公式为：(物质的质量/溶液的体积)×100％，其中物质的质量/溶液的体积的单位为g/mL；例如，此处的海藻酸钠的浓度是通过(海藻酸钠的质量/组分A的体积)×100％得到的。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤(2)中，羧甲基壳聚糖和海藻酸钠的重量比为1:1。此时，制得的抗菌骨修复支架强度更佳。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述步骤(2)中，混合溶液中，羧甲基壳聚糖的浓度为1.5％w/v，海藻酸钠的浓度为1.5％w/v。该浓度制备的支架孔隙大小更为适宜，制得的支架性能更好。