[发明专利]一种聚酯/荧光稀土MOF纳米复合骨修复材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚酯/荧光稀土MOF纳米复合骨修复材料的制备方法，以对苯二甲酸和乳酸为有机配体，以发光稀土离子为金属单元，构建一种光致发光MOF纳米材料的制备方法。通过该方法得到的可降解复合骨修复材料，体内发光性能优异，组织穿透性强，便于体外直接观察材料体内降解行为，力学强度较纯三元共聚物得到较大提升，可应用于性能指标要求较高的承重骨部位的骨修复材料使用。该发明制备工艺简单，可操作性强，稀土MOF加入量少，易加工成型，所得复合材料能满足临床应用的需求。

技术领域

本发明涉及一种聚酯/荧光稀土MOF纳米复合骨修复材料的制备方法，具体涉及一种以生物可降解聚酯为基体，稀土MOF纳米材料为增强剂和示踪剂，制备同时具有自增强和荧光效果的骨修复复合材料。本发明属于生物医用复合材料领域。

背景技术

应用可降解聚合物材料作为骨修复和骨骼重建等方面已经得到了明显疗效，其临床应用研究也在不断增加，但是可降解聚合物材料在降解后期力学支撑强度不足，材料体内降解过程无法进行实施跟踪等一直是限制其临床应用的主要问题，而生物可降解复合材料有望解决上述问题。

对于共聚物来说可以通过改变组分调配改变整个材料的诸如机械性能、降解效率等性能而引起更多的关注。其中，聚乳酸-三亚甲基碳酸酯-乙交酯（PLLA-TMC-GA）三元共聚物作为生物医用材料应用的潜力近来已有报道，在此三元共聚物中，聚乳酸（PLLA）组分提供机械强度保障，少量的聚乙交酯（PGA）可以加快共聚物的降解速率，同时，弹性体聚三亚甲基碳酸酯（PTMC）组分的引入可以改善共聚物的韧性，又由于其降解产物为中性，可以同时降低炎症风险。因此，在可降解合成高分子材料供骨修复支架材料领域中，相比于纯聚乳酸的韧性较差，聚己内酯降解时间慢等问题，PLLA-TMC-GA（PLGA）三元共聚物可以通过灵活的分子结构设计得到具有满足骨修复支架不同力学性能和降解速率等要求的特点。但是人体中皮质骨的杨氏模量在15-20 GPa之间，抗压强度在100-200 MPa之间，松质骨的杨氏模量在0.1-2 GPa之间，抗压强度在2-20 MPa之间，作为理想的骨修复材料应该与人体自体骨的机械强度相匹配。因此，PLTG三元共聚物应用于骨组织工程仍需要在力学性能等方面加以改进。

近年来，纳米稀土金属有机框架（MOF）材料的合成及其在生物医学，特别是在肿瘤诊断和治疗方面的应用研究引起了科学家们广泛的关注。MOF以其多孔性著名，目前已被广泛应用于多个领域，如非线性光学、气体吸附、催化和化学传感等。为了拓展MOF的应用范围，越来越多的新型MOF复合材料被开发出来。金属离子与高分子极性基团之间具有极强的相互作用，该相互作用为高分子的性能改善提供了机会，成为共混改性高分子的热点。而稀土金属离子能够与羟基、羧基、氨基等发生配位作用，该项性质为稀土离子改性聚乳酸类高分子提供了理论基础。MOF材料本身含有的稀土离子能够与羧基发生配位作用，而其有机配体与聚乳酸材料又具有一定的相容性，因此，稀土MOF/聚乳酸复合材料在其力学性能提升方面具有潜在的应用价值。又由于稀土MOF具有独特的光学性质，因此可用于生物成像如荧光成像，而稀土发光具有荧光穿透力强的特点，可以用来定量和直观的检测植入材料的体内降解过程而不需要手术。

因此，本发明尝试解决可降解材料后期力学支撑不足，降解行为无法体外观测等挑战，以可降解聚（乳酸-乙交酯-三亚甲基碳酸酯）无规共聚物为基体，以稀土-乳酸MOF为荧光剂，制备同时具有自增强效果以及可体外观测植入物降解过程的骨修复材料。

发明内容

针对现有可降解体内植入材料无法在体外进行实时监测，本发明在于提供一种聚酯/荧光稀土MOF纳米复合骨修复材料的制备方法，一种以对苯二甲酸和乳酸为有机配体，以发光稀土离子为金属单元，构建一种光致发光MOF纳米材料的制备方法。该方法在于利用稀土MOF的多孔性以及荧光性特点，将其作为增强剂和荧光剂加入到需要提升力学性能的聚酯基体中，不仅使可降解聚合物满足骨修复材料的要求，并且可以直接在体外观察植入体内骨修复材料的降解过程。