[发明专利]一种PLLA/ZIF-8复合骨支架及其制备方法

说明书

本发明提供了一种PLLA/ZIF‑8复合骨支架及其制备方法，所述复合骨支架按质量百分比计组成如下：PLLA 97～99.5wt％，ZIF‑8 0.5～3wt％。所述复合骨支架的制备方法为：将左旋聚乳酸和ZIF‑8粉末液相混合，经搅拌和超声、分离、干燥后得到复合粉末。随后利用选择性激光烧结工艺，复合粉末在层层烧结后，最终得到PLLA/ZIF‑8复合骨支架。本发明利用ZIF‑8与PLLA基体之间存在良好的结合，从而提高PLLA与ZIF‑8的界面结合，进而提高其力学强度。此外，利用ZIF‑8在酸性环境降解的特性，提高PLLA的降解速率和细胞增殖。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，尤其涉及一种PLLA/ZIF-8骨支架及其制备方法。

背景技术

左旋聚乳酸(PLLA)作为一种典型的生物可降解高分子材料，具有来源广泛，降解产物无毒性以及良好的生物相容性等优点。除此之外，PLLA也是为数不多的经美国食品与药品监督管理局(FDA)批准的可降解植入材料。然而，PLLA的力学强度相对不足、降解速率相对较慢，生物活性低限制了其在骨修复领域中的应用。

针对PLLA不足的力学强度，一些学者提出添加无机纳米成核剂增强其力学强度，其方法利用纳米成核剂的异质形核效应，诱导高分子在其上形核，加快聚合物的结晶速率并细化晶粒，从而提高其力学强度。然而，无机填料与聚合物基体间存在较大的物化性能差异，从而易导致无机填料与聚合物差的界面结合，进而弱化其力学增强效果。此外，该方法并没有涉及如何提高PLLA的降解速率。

金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOF)是一种通过金属离子或金属团簇与有机配体自组装而成的晶态多孔材料。因其自身具有巨大的表面积，结构多样、孔尺寸可调控以及材料可修饰等特点，近年来在氢气储能、催化、气体吸附、生物领域均受到了广泛的关注。

然而目前还没有采用MOF改性PLLA用于制备复合骨支架的报道。

发明内容

针对现有技术中PLLA用作骨植入材料存在力学强度不足、降解速率慢以及细胞活性低等问题，本发明的目的在于提供一种力学性能优异、降解速度适宜、细胞活性高的PLLA/ZIF-8复合骨支架及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种PLLA/ZIF-8复合骨支架，所述复合骨支架按质量百分比计组成如下：PLLA97～99.5wt％，ZIF-80.5～3wt％。

本发明首创的提供了一种锌元素构建的MOF材料:沸石咪唑类骨架材料8(ZIF-8)增强的左旋聚乳酸(PLLA)的复合骨支架，发明人发现ZIF-8的有机成分与聚合物有良好的结合，从而使得ZIF-8与PLLA具有优异的界面相容性，另外ZIF-8具有良好的热稳定性和优异的异质形核效果，可以在聚合物基体内部充当形核位点，诱导高分子链在其上快速形核并细化晶粒尺寸，从而提高聚合物基体的结晶度，协同作用下使得ZIF-8增强PLLA具有优异的力学性能；其次，发明人发现，由于ZIF-8会在酸性环境下发生降解，降解后在基体中产生的孔洞可以加速水分子的渗入，进而会加速PLLA降解。此外，ZIF-8降解释放的锌离子作为人体必需的微量元素，参与了蛋白质与多种酶的生物合成，对细胞的生长提供了有利的条件。

在本发明中，复合骨支架的成份需要有效控制，ZIF-8含量过少对PLLA的性能改善有限，ZIF-8含量过多将会导致PLLA/ZIF-8复合骨支架释放的锌离子含量过多，抑制细胞的增殖。

优选的方案，所述复合骨支架按质量百分比计组成如下：PLLA97～99wt％，ZIF-81～3wt％。

作为进一步的优选，所述复合骨支架按质量百分比计组成如下：PLLA97～98wt％，ZIF-82～3wt％。

优选的方案，所述复合骨支架的极限拉伸强度为20～40MPa；极限压缩强度为30～50MPa。