[发明专利]一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建方法

说明书

本发明公开了一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建方法，属于生物医用材料领域。该方法包括如下步骤：制备水热反应原液，将钙源、磷源分别进行溶解，混合后使用酸性溶液进行pH调节，直至溶液变为澄清透明为止；将烧结后的羟基磷灰石支架、水热反应原液及适当质量的尿素加入反应釜内，进行水热反应；反应结束后，待反应釜降至室温，取出支架并进行超声、干燥等处理，即可在羟基磷灰石支架表面原位构建高度取向的六棱柱微阵列。本发明的制备工艺简单稳定，无需加入模板剂，所制备的六棱柱微阵列均匀有序，具有高度的结晶取向性，并可以实现细胞定向分化的调控。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建方法。

背景技术

羟基磷灰石与人体自然骨无机成分相似，具有良好的生物相容性与生物活性，还能传导骨生长，即新骨可以从HA植入体与原骨结合处沿着植入体表面或内部贯通孔攀附生长，故被广泛地应用于生物医学领域。对于羟基磷灰石成骨性能的研究，主要集中在控制材料的晶粒尺寸、化学组成、表面孔尺寸及拓扑结构，以期达到促进生物活性蛋白的吸附剂再吸收速率，加强细胞与材料间的相互作用，最终实现干细胞向成骨分化的目的，赋予材料良好的骨诱导能力。其中陶瓷表面拓扑结构的构建可以赋予材料更大的比表面积，为吸附生物活性分子提供更多的活性位点，有利于特异性结合牵连蛋白(Fibronectin，Fn)、玻连蛋白(Vitronectin,Vn)等特异性蛋白，刺激细胞的黏附、增殖与成骨分化，提高材料的生物活性和生物学相应能力，最终促进材料的骨诱导能力。因此，表面拓扑结构的有效构建对于材料生物学性能的提升至关重要。

目前对于支架表面拓扑结构的构建主要集中在金属基及高分子基材料表面。而由于生物陶瓷支架脆性大及较差的可加工性的特点，导致在生物陶瓷支架表面进行有序拓扑结构的可控制备仍是一个技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便稳定的在羟基磷灰石支架表面构建有序拓扑结构的方法。所得支架表面具有有序排列的六棱柱微阵列，且表面结构具有高度的结晶取向性。这种微阵列的构建不影响支架原有的贯通孔结构，且能对细胞的分化行为实现有效的调控。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种羟基磷灰石支架表面高度取向的六棱柱微阵列的构建方法，包括以下步骤：

(1)将钙源、磷源分别溶于水中，形成溶液A、溶液B；

(2)将溶液B加入到溶液A中，搅拌，形成溶液C；

(3)向步骤(2)所得的溶液C中逐滴滴加酸性溶液，并继续搅拌，直至溶液C中白色沉淀消失，形成澄清透明的水热原液；

(4)将步骤(3)中所得的水热原液、尿素加入到反应釜内胆中，搅拌，使尿素溶解，形成溶液D；

(5)将高温烧结后的羟基磷灰石支架加入到溶液D内，盖上内胆盖子，放入反应釜内，拧紧反应釜的盖子，转移到烘箱内；

(6)设置烘箱温度，待温度达到设定温度后进行计时，待反应结束后关闭烘箱电源；

(7)待反应釜温度降至室温后，取出支架，进行超声干燥处理，即可在羟基磷灰石支架表面原位构建具有高度取向的六棱柱状微阵列。

优选的，步骤(1)中所述钙源为氯化钙、硝酸钙和碳酸钙中的一种或几种。

优选的，步骤(1)中所述磷源为磷酸氢二氨和磷酸二氢氨中的一种或两种。

优选的，步骤(3)中所述酸性溶液为硝酸溶液、盐酸溶液和硫酸溶液中的一种或几种。

优选的，步骤(3)所得水热原液中钙磷离子的摩尔比为1.67。

优选的，步骤(4)中尿素与水热原液的质量体积比为2-5g/50mL，进一步优选为3g/50mL。