[发明专利]一种含黑磷纳米片的多功能骨填充材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含黑磷纳米片的多功能骨填充材料及其制备方法，材料包括：黑磷纳米片、纳米氧化镁、聚乙烯醇、壳聚糖；具体制备方法包括：制备黑磷纳米片、制备聚乙烯醇和壳聚糖水凝胶复合物、负载黑磷纳米片及纳米氧化镁水凝胶复合物等过程。本发明公开的多功能水凝胶骨填充支架克服了现有技术中支架体系对复杂疾病抵御性差及诱导成骨性差的缺陷，有效地提升了复杂疾病条件下骨缺损修复的进度。

技术领域

本发明涉及生物医学及高分子材料技术领域，更具体的说是涉及一种含黑磷纳米片的多功能骨填充材料及其制备方法。

背景技术

因外伤、感染及肿瘤等原因导致骨缺损的患者越来越多，虽然人体骨组织具有一定的自愈能力，但在大段骨缺损、并发感染或肿瘤条件下，其自愈能力大大减低，如何提高骨缺损修复的效率是人们关注的热点。目前，常见的骨填充材料包括：自体骨、异体骨及人工骨。在患者身体健康程度较好的情况下，传统的自体骨、异体骨植入能够较好的提高骨修复的速度，但当患者存在骨组织周围存在感染或肿瘤的情况时，传统的骨缺损治疗效果会大大降低。同时，自体骨来源有限，异体骨又易造成外源污染的风险，因此应用受到限制。

理想的骨替代材料应具有良好的生物相容性、强度较好、多孔及成骨诱导性，且应保证来源易得，成本低。目前，市场上的人工骨替代材料各有特点。它们虽具有生物相容性，能在一定程度上满足临床需求，但它们的骨诱导性较差，并缺少对复杂疾病条件骨再生的促进。

因此，如何提供一种能够同时具有对抗并发症及加速骨修复的多种功能的骨填充材料是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含黑磷纳米片的多功能骨填充材料及其制备方法，该制备方法制备出的骨填充材料能对抗并发症及加速骨修复，并且具有良好生物相容性，能够搭载黑磷纳米片和纳米氧化镁，为细胞生长提供平台，同时壳聚糖具有一定程度的抗菌性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含黑磷纳米片的多功能骨填充材料，材料包括：黑磷纳米片、纳米氧化镁、聚乙烯醇、壳聚糖。

黑磷纳米片是一种新兴的二维材料，具有良好的生物可降解性、生物相容性及光热效应，其降解产物为磷酸盐，能够与钙离子结合形成钙磷复合物，是骨组织重要无机组成成分；同时，在近红外光的刺激下，黑磷纳米片具有良好的光热转换效率，能够通过光热效应杀伤细菌。

纳米氧化镁可降解可形成碱性微环境，可以促进磷酸盐与钙离子的结合，加快钙磷沉积；同时，降解缓释出的镁离子能够促进血管新生及骨组织再生。

聚乙烯醇和壳聚糖都是具有良好生物相容性的聚合物，通过冻融的物理交联方法可以制备水凝胶用于搭载上述两种纳米材料，能够很好地促进骨组织再生。同时，壳聚糖是一种具有抗菌性的聚合物，在一定程度上能够抑制细菌生长。

优选地，所述黑磷纳米片、所述纳米氧化镁、所述聚乙烯醇、所述壳聚糖的质量比为0.05～0.2:1～5:5～10:0.5～1。

优选地，所述纳米氧化镁的粒径为50nm，该粒径的纳米氧化镁更易在凝胶中分散。

优选地，所述壳聚糖的脱乙酰度≥95％，该脱乙酰度在弱酸中的溶解性更好。

上述所述一种含黑磷纳米片的多功能骨填充材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述所述骨填充材料称取材料；

(2)将所述聚乙烯醇和所述壳聚糖分别溶解后混合制成水凝胶；

(3)将所述纳米氧化镁、所述黑磷纳米片依次加入所述水凝胶中，搅拌、超声分散均匀后，得到混合物；

(4)将所述混合物倒入模具中重复冻融过程3～5次，最后放入冷冻干燥器中冻干，即得所述骨填充材料。