[发明专利]一种聚酰亚胺基复合气凝胶材料的制备方法、产品及应用

说明书

本发明公开了一种聚酰亚胺基复合气凝胶材料的制备方法、产品及应用，涉及生物组织工程技术领域。按质量份数计，聚酰亚胺基复合材料由如下组分组成：聚酰亚胺80‑100份、聚醚醚酮0‑12份、羟基磷灰石类生物相容剂0‑15份、抗菌剂0‑3份。通过将聚酰亚胺基复合材料加入到水中溶解得到复合水凝胶，真空冻干后进行热酰亚胺化处理，得到聚酰亚胺基复合气凝胶。利用本发明方法制备的聚酰亚胺基复合气凝胶孔隙率高，比表面积大，机械强度可调，生物相容性和抗菌性好。

技术领域

本发明涉及生物组织工程技术领域，特别是涉及一种聚酰亚胺基复合气凝胶材料的制备方法、产品及应用。

背景技术

骨骼是一种十分复杂、分层的动态组织，尽管有显著的修复能力，但超过临界尺寸，其修复能力会失去，因此需要临床干预。作为人体组织结构的支撑体，骨骼的作用不可或缺，人体正常的活动离不开骨骼的参与。骨移植被认为是继血液和肾脏之后最常见的组织移植手术之一。据统计，全球每年有大量的人出现骨损伤及其并发症类疾病，为了治疗这些疾病，不同的骨移植物正在被利用，包括自体移植物、同种异体移植物和合成移植物。同种异体移植物存在异体排斥反应和疾病传播，尽管自体骨移植克服了异体移植物的缺点，但存在其他问题也无法忽视，比如供体部位疼痛、出血、感染和神经损伤，肌肉无力和手术并发症等。此外，自体移植需要侵入性骨采集，供体部位发病率高，手术过程痛苦。据估计，骨移植物后期医疗保健每年几乎需要耗费1000亿美元。为了寻找治疗骨缺损及其相关并发症的替代疗法，骨组织工程越来越受欢迎，寻找一种造价低廉、可大批量生产、骨传导效果良好的生物材料来治疗日益增长的基数庞大的骨损伤患者是一件十分急迫的事。

气凝胶是指通过溶胶凝胶法，再经过一定的干燥方式，使得气体取代凝胶中的液相而形成的一种多孔固态材料。气凝胶材料具有许多卓越的物理特性，比如极低的密度、高孔隙率及比表面积，被誉为世界上最轻的固态材料。松质骨具有多孔结构(孔隙率40-90％)，由矿化有机基质的连接网络构成。因此，支架设计中的多孔结构是有效骨组织工程的主要要求。目前，气凝胶材料作为成骨材料已得到大量研究。气凝胶是一类特殊的纳米多孔材料，具有高表面积的开孔结构，被认为是用于药物递送和组织工程支架的有前途的载体。与其他骨修复支架相比，气凝胶还可以提供具有更大比表面积和更低密度的网状结构，并且与水凝胶相比可以更好地维持组织愈合空间。大量研究表明，单一的气凝胶不能同时具有多种功能。一般来说，它需要通过掺杂其他物质进行改性，以获得不同的性能。同时，现有的气凝胶材料存在以下技术问题：缺乏微米级孔隙率、较差的机械强度，如何克服上述技术问题，实现气凝胶介导的骨组织工程的真正突破具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚酰亚胺基复合气凝胶材料的制备方法、产品及应用，以解决上述现有技术存在的问题，使气凝胶材料具备高孔隙率、高机械强度的同时，还具备良好的成骨活性和生物相容性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明技术方案之一，一种聚酰亚胺基复合材料，按质量份数计，所述聚酰亚胺基复合材料由如下组分组成：聚酰亚胺80-100份、聚醚醚酮0-12份、羟基磷灰石类生物相容剂0-15份、抗菌剂0-3份；

其中，聚醚醚酮、羟基磷灰石类生物相容剂与抗菌剂不同时为0。

进一步地，所述羟基磷灰石类生物相容剂选自羟基磷灰石、氧化铝复合羟基磷灰石、海藻酸钙复合纳米羟基磷灰石中的一种或多种；所述抗菌剂选自纳米氧化镁、纳米氧化锌、纳米氧化铜、纳米氧化钛、纳米氧化银中的一种或多种。

本发明技术方案之二，上述的聚酰亚胺基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

向聚酰胺酸铵盐溶液中加入聚醚醚酮、羟基磷灰石类生物相容剂和抗菌剂混合均匀后，沉淀析出聚合物，将所述聚合物进行干燥处理得到所述聚酰亚胺基复合材料。

进一步地，所述聚酰胺酸铵盐溶液的制备方法包括以下步骤：