[发明专利]一种包覆明胶/壳聚糖复合多孔膜的梯度生物陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种包覆明胶/壳聚糖复合多孔膜的梯度生物陶瓷材料及其制备方法，所用生物陶瓷为梯度β型聚磷酸钙生物陶瓷，复合溶胶中包含壳聚糖和明胶，该材料较梯度β型聚磷酸钙生物陶瓷在Tris‑HCl溶液中降解速率提高2～11倍。步骤简单、操作方便、实用性强。

技术领域

本发明属于生物陶瓷材料领域，特别涉及一种包覆明胶/壳聚糖复合多孔膜的梯度生物陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

关节软骨组织是一种具有独特生物力学性能的多孔渗透、两相、粘弹性的组织，是由细胞外基质和分散在基质中的软骨细胞组成。软骨组织可以分为四部分，表层与软骨下骨相连，随着由体液流动引起的机械应力和压缩形变逐渐变弱，体液压力增强，造成各部分的密度，孔隙率以及软骨细胞的形态都有不同，从上到下分为表层，中间层，深层以及钙化层。

聚磷酸钙(Calcium Polyphosphate，CPP)是一种磷酸钙基无机聚合物，它的主链结构不是由简单的共价键连接而成，而是通过四面体结构的[PO3-]离子连接，因此既可以利用聚合物的特性，通过改变材料的聚合度等结构参数对其性能进行调控；同时钙离子与[PO3-]以离子键相互结合，因此也可以利用其作为无机物的特点对材料进行研究。但是CPP脆性大，降解速度太慢，满足不了骨修复的要求。而复合材料技术是解决这些问题的重要途径之一。壳聚糖是从甲壳素中通过脱乙酰化提取出来的一种阳离子多聚糖。具有良好的生物降解性能、生物相容性以及生物活性，但是壳聚糖膜层孔洞体积比较小，孔洞体积对于材料的降解与细胞粘附都非常重要。明胶是由细胞外基质的水解而成，是一种异构的多肽化合物，作为一种胶原蛋白，明胶是一种两性聚电解质，能与水分子以氢键结合。明胶不溶于酒精等大部分非极性的有机溶剂，但可以溶于水醋酸和一些多元醇的水溶液，壳聚糖同样能溶于水醋酸等弱酸溶液。同时，明胶具有与生物体胶原相似的结构，较天然胶原其抗原性更低，且其降解产物极易被人体所吸收，并且无附加的炎症反应，且降解速度较快。孔洞体积会直接影响到生物材料细胞的生长以及降解性能，而明胶对于膜层孔洞体积会有明显影响。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种包覆明胶/壳聚糖复合多孔膜的梯度生物陶瓷材料及其制备方法。所用生物陶瓷为梯度β型聚磷酸钙生物陶瓷，复合溶胶中包含壳聚糖和明胶，该材料较梯度β型聚磷酸钙生物陶瓷在Tris-HCl溶液中降解速率提高2～11倍。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种包覆明胶/壳聚糖复合多孔膜的梯度生物陶瓷材料的制备方法，包括：

1)将磷酸二氢钙粉末以2℃/min～6℃/min的速度升温到500℃，优选的升温速度为3℃/min～5℃/min,进一步优选的升温速度为4℃/min,保温2～12h,优选的6h～11h,进一步优选的10h.

进行烧结，随炉冷却到室温后研磨与粘结剂聚乙烯醇充分混合，球磨、干燥、过筛、得粉料1备用；

2)将硬脂酸球磨、筛选出50～200目致孔剂，优选的分别为50～80目或80～120目；

3)将粉料1与80～120目孔径致孔剂按质量比1.5～4:1优选的为3:1比例混合均匀得粉料2，粉料1与50～80目致孔剂按质量比1.5～4:1，优选的为2.5:1混合均匀为粉料3；按照比例1:3:7或1:2:8或1:4:6依次称取粉料1，粉料2，粉料3用粉末压片机压制成直径1cm，高1cm的圆柱体，优选的比例为1:3:7

4)将上述压制的样品以2℃/min～6℃/min的速率升至400℃，优选的升温速度为3℃/min～5℃/min,进一步优选的升温速度为4℃/min，保温2h后，再以4℃/min的速率升至800℃～900℃，优选为850℃～880℃，进一步优选为850℃，保温60min～120min,优选为90min。