[发明专利]具有仿生表层结构的医用生物材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种具有仿生表层结构的医用生物材料及制备方法。

背景技术

聚氨酯（Polyurethane，PU）是一类由软链段和硬链段交替镶嵌组成的含有许多-NHCOO-基团的极性高聚物，根据不同的需求选择不同的软硬段成分或调整软硬段比例即可调整其软硬程度，从而得到不同理化性能的聚氨酯。

聚氨酯材料以其优异的力学强度、高弹性、耐磨性、耐疲劳性、生物相容性、可加工性等特点，目前作为可长期植入的医用器械及人工器官，如人工心脏，人工皮肤，人造血管，以及医用胶粘剂以及组织工程支架等，已广泛应用于生物医疗领域。由于无机纳米粒子具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应，聚氨酯与无机纳米材料的协同效应，更赋予了聚氨酯纳米复合材料优良的力学特性、热学特性，纳米粒子不仅能提高聚氨酯的理化性能，还能改善聚氨酯的抗凝血性、生物相容性、稳定性、抗菌性、降解性等生物特性，使纳米复合材料成为了开发新型生物医学功能材料一个崭新途径。

李丽梅等人报道了将纳米羟基磷灰石（HA）与聚氨酯（PU）复合，制备出具有较好的骨诱导性和良好热稳定性的硬质HA-PU复合支架用于硬组织修复替换（Hierarchical Structure and Mechanical Improvement of an n-HA/GCO–PU Composite Scaffold for Bone Regeneration [J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2015, 7(40):22618）。结果表明，细胞贴壁良好，并很好地增殖、分化，具有良好的细胞生物相容性和降解性。此外，HA-PU纳米复合纤维材料在牙科等领域中也有应用（Yekrang J, Semnani D, Beigi M H, et al. Electrospinning of aligned medical grade polyurethane nanofibres and evaluation of cell–scaffold interaction using SHED stem cells[J]. Iet Micro & Nano Letters, 2017, 12(6):412-417）。

目前制备HA生物陶瓷涂层已有很多方法报道，有等离子喷涂、激光熔覆、浸涂法、溶胶-凝胶法、电泳沉积法、仿生涂层等（Song E H, Cho K I, Kim H E, et al. Biomimetic Coating of Hydroxyapatite on Glycerol Phosphate-Conjugated Polyurethane via Mineralization[J]. 2017, 2(3):981-987; Kumari R, Majumdar J D. Studies on Corrosion Resistance and Bio-activity of Plasma Spray Deposited Hydroxyapatite (HA) based TiO₂, and ZrO₂, dispersed Composite Coatings on Titanium Alloy (Ti-6Al-4V) and the same after Post Spray Heat Treatment[J]. Applied Surface Science, 2017）。例如，中国专利公告号CN102716514B中报道了《一种纳米复合材料生物涂层及其制备方法》，涉及经等离子喷涂制得羟基磷灰石-石墨烯复合材料生物涂层。公开号CN106540319A 中报道了《一种医用纳米生物涂层及其制备工艺》，为通过等离子喷涂将复合材料喷涂在医用材料基体表面。公开号CN105517585A中提供了在医学应用的表面涂覆具抗微生物的材料涂层。公告号CN104018199B的《一种在种植体表面植入功能性生物涂层的方法》报道了采用电沉积方法在种植体表面植入功能性生物涂层。公开号CN101279108A的《钛基含硅羟基磷灰石生物涂层的制备方法》中，提供了一种首先对铁合金进行酸刻蚀，碱浸润两步活化处理后，在温和条件下利用电泳沉积后烧结技术把Si-HA涂覆到医用钛表面，制得Ti/Si -HA复合材料。公告号CN101411892B的《镁合金表面制备羟基磷灰石/聚乳酸复合生物涂层的制备》，报道了通过电沉积和碱处理在镁合金表面生成羟基磷灰石涂层，再涂覆聚乳酸溶液制得复合生物涂层。公开号CN101491693A的《羟基磷灰石二氧化钛复合生物活性涂层的制备方法》中提供了一种通过分别制备HA和TiO₂的前驱体溶胶，然后混合二者，经陈化、涂覆、干燥、热处理后制备复合涂层。公开号CN102552978A的《羟基磷灰石生物活性涂层的制备方法》中提供了在基体材料表面，以原位生长的方式引入碳纳米管并电沉积羟基磷灰石涂层的方法。公告号CN1140299C中提供了金属牙种植体及骨植入体表面生物活性改性用纳米针状羟基磷灰石生物涂层的等离于喷涂－水热合成复合制备工艺，得到纳米针状羟基磷灰石涂层。公开号CN101829357A的《一种促骨融合的种植体表面仿生涂层材料及其制备方法》中，报道了将酸或碱预处理的人工种植体浸没于含有多种微量元素离子和有机大分子的模拟体液中，进行化学沉积处理，种植体表面发生磷酸钙盐行核、生长，形成由多元微量元素和有机大分子协同掺杂磷酸钙盐的连续涂层。公开号CN105237790A的《一种双方生涂层的制备方法》中，利用聚硫醇的链接作用将增加粘附功能的多巴胺和生物相容性良好的磷酰胆碱单体结合吸附固定在待改性材料表面，为获得稳定的仿细胞外层膜结构表面涂层提供了一种新途径。