[发明专利]一种生物可降解骨修复内固定材料及其制备方法

说明书

本发明属于生物材料制备领域，具体涉及了一种生物可降解骨修复内固定材料及其制备方法。所述复合材料是由L‑精氨酸改性后的壳聚糖与纳米羟基磷灰石、增塑剂复合而成；所述改性壳聚糖、纳米羟基磷灰石的质量比为1:1‑1:3。本发明制备的可降解生物复合材料具有良好的生物相容性、优异的力学性能、无毒、无刺激性和易加工成型的特点，同时具有一定的抑菌特性。

技术领域

本发明属于生物材料制备领域，具体涉及了一种可降解骨修复内固定材料及其制备方法。

背景技术

骨缺损是由创伤、肿瘤、先天性疾病等多种原因引起的复杂病理学变化。临床上大多采用自体骨移植、异体骨移植。随着材料学和组织工程技术的不断革新发展，多种骨修复代替材料也在临床中起着至关重要的作用。

纳米羟基磷灰石(HA)与天然骨中无机物成分一致，具有良好的骨细胞诱导性以及生物活性，在上个世纪八十年代就已用于骨科和牙科的替代材料，但有抗压强度低，脆性大等缺点。壳聚糖(CS)是从有壳动物的壳中提取出来的；材料来源广泛，有良好的韧性，其降解产物对人体无毒、无刺激、无免疫原性，但力学性能不足。此外，壳聚糖具有多种官能团，容易进行修饰，使之具有特定功能。为使材料具有更加优异的抗菌性能，利用L-精氨酸对壳聚糖进行接枝改性。L-精氨酸(L-Arginine)是幼龄哺乳动物的必需氨基酸，是组织蛋白中最丰富的氮载体，在动物体内有重要的生理生化功能。L-精氨酸可以通过伤口处的一氧化氮合酶被巨噬细胞代谢为一氧化氮。产生的一氧化氮在体内可以杀死寄生虫、细菌和病毒。因此，经L-精氨酸修饰后的壳聚糖(Arg-CS)与纳米羟基磷灰石的复合材料可弥补单一材料力学性能不足的缺点并且具有更优异的抗菌性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可降解骨修复内固定材料的制备方法，使其在力学性能、生物相容性等方面得到改进，同时赋予其抗菌特性，旨在抑制骨损伤修复过程中的细菌繁殖。

一种生物可降解骨修复内固定材料，所述材料是由L-精氨酸改性后的壳聚糖与纳米羟基磷灰石、增塑剂复合而成；所述改性后的壳聚糖、纳米羟基磷灰石的质量比为1:1-1:3。

进一步地，所述材料中增塑剂为D-山梨醇、甘油或甘露醇中的一种；增塑剂的质量为改性后的壳聚糖质量的60～100％。

本发明提供了一种生物可降解骨修复内固定材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将L-精氨酸溶解于乙醇水溶液中，得到混合溶液；

(2)将壳聚糖加入到步骤1)中的混合溶液中，加热搅拌形成均相溶液A；

(3)将二环己基碳二亚胺溶解在乙醇中，得到溶液B；

(4)将溶液A与溶液B进行混合，随后加入4-二甲氨基吡啶，水浴加热后抽滤、透析、干燥，得到经过L-精氨酸改性后的壳聚糖；

(5)将步骤(4)得到的改性壳聚糖溶解于乙酸或稀盐酸溶液中；

(6)将纳米羟基磷灰石超声分散与去离子水中，缓慢滴加到步骤(5)所述的溶液中，随后加入增塑剂，加热搅拌后倒入模具中，干燥得到改性壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合材料。

进一步的，所述步骤(1)所述的乙醇水溶液中乙醇的质量分数为60％～80％。

进一步的，所述步骤(2)中壳聚糖的脱乙酰度为85～98％，所述加热时间为15-30min，所述搅拌时间为15-30min，所述步骤(3)中二环己基碳二亚胺与 L-精氨酸的摩尔比为1:1-1:2。

进一步的，所述步骤(4)中4-二甲氨基吡啶与二环己基二亚胺的摩尔比为 1:0.03～1:0.06，所述水浴温度为30～50℃，反应时间为6～12h。

进一步的，所述步骤(5)中乙酸的质量百分数为1％～3％。