[发明专利]一种聚乳酸/生物玻璃复合材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种聚乳酸/生物玻璃复合材料及制备方法，设计与合成不同结构的聚乳酸离子聚合物；将改性聚乳酸与生物玻璃共混，获得高力学强度的复合材料，用于骨修复，且该材料可直接用现有注塑设备加工。通过聚乳酸主链的离子基团与生物玻璃表面的离子基团间正负电荷作用，提高生物玻璃在聚乳酸基质中的分散性。聚乳酸与生物玻璃复合可得到加工性能良好，具有生物活性的可降解骨修复材料，避免了一般合金材料的二次手术和应力遮蔽现象，具有重要的应用前景。

技术领域

本发明公开一种聚乳酸/生物玻璃复合材料，同时还提供了其制备方法，涉及含有不同电荷基团聚乳酸与生物玻璃复合材料的制备方法，属于聚乳酸骨修复材料技术领域。

背景技术

骨科植入材料通常由合金、无机或者可降解高分子复合材料制备。合金骨科材料强度高，化学性能稳定，适于承载外部载荷。缺点是该类材料作为植入物不降解，为避免愈合后骨再吸收作用，需经过二次手术移除；易给患者造成额外的风险，增加治疗费用。无机材料如生物玻璃，作为骨骼或牙齿的替代物，材料中的组分可以同生物体内的组分互相交换或者反应，最终形成与生物体本身相容的物质，构成新生骨骼和牙齿的一部分。然而，生物玻璃具有脆性，阻碍了它的加工和应用。生物玻璃与可降解聚合物复合起来将得到加工性能良好，可以体内降解的具有骨诱导和传导性的活性复合材料。但是聚乳酸与生物玻璃的界面间缺乏作用力；简单的共混后聚乳酸/生物玻璃复合物，界面不易粘结导致复合材料两相分离，进而导致复合材料的力学性能，特别是力学强度和韧性劣化。

专利CN102421463 A中，通该方法中基质聚合物通过生物玻璃表面的基团引发开环聚合制备，其基质聚合物的分子结构难以调控。该专利中，过添加能形成共价键的偶联剂；提高生物玻璃界面与基质聚合物相容性。采用偶联剂和相容剂提高生物玻璃/生物可降解聚合物基质间相容性，制备相容性良好的无机/高分子可降解复合。

专利CN103937181 A提供一种采用增容剂增加生物玻璃与基体树脂界面相容的方法；采用无机材料、引发剂与反应单体、增容剂一起加热开环聚合，虽然提高了无机材料生物玻璃和树脂的相容性，但是基质聚合物的分子结构、分子量等基本参数不易调控。另外，该复合材料采用聚己内酯与生物玻璃共混，其复合材料学强度最高为36MPa；强度较低。

专利CN 106983910 A中采用聚乳酸有机溶液与生物玻璃水溶液按质量比50:8混合后静电纺丝，该方法制备的聚乳酸基质中无机材料分散性难以控制；大量的水易导致聚乳酸降解，降低材料的力学强度。另外，溶剂挥发导致材料形成孔道，降低材料的力学强度。

专利CN 109745581 A采用生物玻璃、聚乳酸-羟基乙酸共聚物共溶解于有机溶剂中，通过超声分散后冷冻干燥，最终得到多孔复合支架。该方法得到复合材料中，聚合物与生物玻璃见相互作用弱，难以保证无机材料的分散性；另外该方法制备的复合材料多孔，不能用于需承受高力学强度的骨组织部位。

聚乳酸/生物玻璃复合材料中，作为分散相的生物玻璃与聚乳酸基体树脂之间的相界面作用力弱，因此生物玻璃的分散状态对对复合材料的性能有非常大的影响。虽然上述专利中采用偶联剂、增容剂或者溶液共混的方法，增进了聚乳酸和生物玻璃的界面相容性。但是制备的聚乳酸/生物玻璃复合材料均存在力学强度低，韧性差的缺点；难以满足作为骨修复材料的要求。

综上，现有技术存在的缺点：①无机材料直接引发单体聚合，制备的树脂分子量和分子结构难以调控，材料力学强度低；②无机材料直接与树脂溶液共混，制备的复合材料多孔，强度低，应用范围受限。

发明内容

本发明提供一种聚乳酸/生物玻璃复合材料，是一种新的用于骨修复材料，制备高强度骨修复用复合材料；解决了生物玻璃与聚乳酸的相容性差的难题，且材料力学强度低的缺点。