[发明专利]一种Ag-DBT/PVDF复合骨支架及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Ag‑DBT/PVDF复合骨支架及其制备方法，所述复合骨支架由PVDF基体以及分散于PVDF基体中的Ag‑DBT组成，所述Ag‑DBT为表面负载有纳米银的聚多巴胺包覆BaTiO₃，所述制备方法采用多巴胺对BaTiO₃进行表面修饰得到DBT粉体；将DBT粉体分散至含Ag⁺的溶液中，通过原位还原反应在BaTiO₃颗粒表面形成单质银，得到Ag‑DBT复合颗粒；将PVDF粉体与Ag‑DBT复合颗粒通过液相混合得到Ag‑DBT/PVDF复合粉体；所述复合粉体通过选择性激光烧结得到Ag‑DBT/PVDF复合骨支架；该方法利用BaTiO₃作为纳米银载体，不但可以强化加载在陶瓷颗粒上的极化电压，使外加电压足以实现BaTiO₃陶瓷颗粒中偶极子的完全偏转，增强复合材料支架压电性能，改善其生物性能，而且可以促进纳米银在PVDF基体中的分散，赋予复合材料支架良好的抗菌性能。

技术领域

本发明涉及一种复合骨支架，特别涉及一种Ag-DBT/PVDF复合骨支架及其制备方法，属于人工骨支架材料技术领域。

背景技术

目前，人工骨支架存在生物活性低、骨再生和骨整合速度慢等问题亟待解决。骨本身具有压电性，研究证实适量的电刺激能在骨修复过程中调节细胞膜的功能，激活细胞通路，调节与骨相关的基因表达，从而促进骨细胞在骨支架上的粘附、增殖和分化，进而加速骨的再生与重建。生物压电材料可在外源机械应力作用下产生电荷，形成促进人体骨生长所需的内源电学微环境，是目前骨移植领域研究的热点和重点。

聚偏氟乙烯(PVDF)和钛酸钡(BaTiO₃)因其良好的压电性能和生物性能，是目前生物医用领域最常用的压电聚合物和陶瓷。相比单一的生物压电聚合物和陶瓷，通过两者杂化得到的纳米复合材料能够克服单一陶瓷脆性大、加工难，以及聚合物压电性能差的问题，使其具有较大的研究价值和应用潜力。然而，压电纳米复合材料在骨移植领域的应用面临一定挑战，这是由于纳米陶瓷颗粒的介电常数远远大于聚合物基体，使聚合物基体中的压电陶瓷颗粒在极化过程中难以获得足够电压使其偶极子完全发生偏转，最终导致复合材料的压电性能难以有效发挥，削弱骨支架对成骨细胞的电刺激作用。

细菌感染是导致骨移植失败最常见的原因之一。目前，轻度细菌感染可采用抗生素治疗，但重度感染不仅涉及抗生素治疗，还面临植入物取出、缺损区清洁和重新植入等问题。此外，频繁使用抗生素还会使细菌产生耐药性。纳米银作为一种抗菌材料、具有抗菌高效、广谱和不易产生耐药性等优点，被广泛应用于生物医疗领域。纳米银在体液环境中可释放银离子，穿透微生物的细胞壁，进而与细胞膜相互作用，使细胞膜结构和功能发生改变，造成细胞内含物外渗从而影响病原物的生命进程。然而，纳米银极易在聚合物基体中团聚，导致支架上的银离子局部浓度迅速升高，从而影响细胞的正常行为。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种兼具抗菌和电学功能仿生的Ag-DBT/PVDF复合骨支架及其制备方法，所述制备方法通过原位还原技术将纳米银负载至多巴胺修饰的BaTiO₃颗粒表面上，一方面纳米银作为一种导电颗粒，能够提高复合材料的导电能力，强化加载在陶瓷颗粒上的极化电压，使外加电压高于陶瓷颗粒的矫顽场并实现偶极子的完全偏转，最终增强复合材料的压电性能并改善骨支架的生物性能；另一方面，经多巴胺修饰的BaTiO₃颗粒可均匀分散至PVDF基体中，进而实现银颗粒的均匀分散，使复合骨支架达到理想的抗菌效果。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种Ag-DBT/PVDF复合骨支架，所述复合骨支架由PVDF基体以及分散于PVDF基体中的表面负载有纳米银的聚多巴胺包覆BaTiO₃颗粒(Ag-DBT)组成。

优选的方案，所述复合骨支架中，Ag-DBT的质量分数为1～10％。