[发明专利]一种高熵陶瓷复合胶原蛋白材料及其制备方法和应用、一种高熵陶瓷复合胶原蛋白人工骨

说明书

本发明涉及仿生材料技术领域，尤其涉及一种高熵陶瓷复合胶原蛋白材料以及制备方法和应用、一种高熵陶瓷复合胶原蛋白人工骨。本发明提供了一种高熵陶瓷复合胶原蛋白材料，包括高熵陶瓷和负载于所述高熵陶瓷表面的胶原蛋白多孔海绵。本发明提供的高熵陶瓷复合胶原蛋白材料以高熵陶瓷作为基体，保证复合材料具备优异的力学性能，同时，在高熵陶瓷表面负载一层胶原蛋白多孔海绵，胶原蛋白具有低免疫原性、细胞适应性、和组织相容性的特点，实现了在不影响高熵陶瓷的基础力学性能的同时，提高了高熵陶瓷的生物相容性，且本发明的胶原蛋白以多孔海绵的形态存在，更有利于生物组织的附着与生长，进而促进细胞生长。

技术领域

本发明涉及仿生材料技术领域，尤其涉及一种高熵陶瓷复合胶原蛋白材料及其制备方法和应用、一种高熵陶瓷复合胶原蛋白人工骨。

背景技术

人工骨在临床医学应用中，需要满足几个基本要求：具有良好的生物相容性；具有合适的力学性能；有微孔结构，使新生骨组织得以长入；其吸收速度与新骨生长速度大致保持同步；易于加工成所需的大小和形状。目前人工骨、关节的基础成型工艺已经较为成熟，但是存在着共性的问题：人工骨、关节在人体内与细胞的相容性差，不利于细胞的黏附、生长、增殖。

为了提高人工骨、关节植入人体后与人体的生物相容性，目前常见的方法为在制骨材料中添加相关的高分子有机材料，例如甲壳素及其衍生物、聚乳酸、聚己内酯等；或无机材料，例如生物降解类陶瓷、羟基磷灰石等。但是通过以上方法调整制骨材料时，在获得良好的生物相容性的同时可能会使人工骨、关节的强度、硬度等力学性能受到影响，而且制作方法单一，多为3D打印或模压成型。例如，中国专利CN108689699A公开了一种高柔韧性人工骨骼关节用陶瓷复合材料及制备方法，由羟基磷灰石、氧化锆增韧氧化铝粉体、纳米氧化钛等原料通过共沉淀法制备混合凝胶，再通过喷雾干燥、冷等静压成型制备而成；但是其力学性能较差，如抗弯强度能最高为1400MPa，断裂韧性最高为17.5MPa/m²，压缩强度最高为900HV。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高熵陶瓷复合胶原蛋白材料及其制备方法和应用、一种高熵陶瓷复合胶原蛋白人工骨，本发明提供的高熵陶瓷复合胶原蛋白材料兼具生物相容性高和力学性能好的特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高熵陶瓷复合胶原蛋白材料，包括高熵陶瓷和负载于所述高熵陶瓷人工骨表面的胶原蛋白多孔海绵。

优选的，所述胶原蛋白多孔海绵的厚度为1～5mm。

优选的，所述胶原蛋白多孔海绵的分子量为9.8～50KDa。

优选的，所述高熵陶瓷材质为锆基高熵陶瓷；

所述锆基高熵陶瓷包括以下质量分数的组分：

ZrO₂25～35％、MgO12.5～22.5％、NiO12.5～22.5％、CoO12.5～22.5％和CuO12.5～22.5％；

所述MgO、NiO、CoO和CuO的质量分数相同。

本发明提供了上述技术方案所述高熵陶瓷复合胶原蛋白材料的制备方法，包括以下步骤：

提供活性胶原蛋白溶液；

提供高熵陶瓷；

将所述高熵陶瓷浸渍于所述胶原蛋白溶液中，得到前驱体材料；

将所述前驱体材料进行冻干，得到所述高熵陶瓷复合胶原蛋白材料。

优选的，所述冻干的温度为-60～-80℃，时间为3～4h。

优选的，所述活性胶原蛋白溶液的质量浓度为0.2～0.35％。