專(zhuān)利名稱(chēng)：制備高強(qiáng)度羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材的方法。
背景技術(shù)：
因?yàn)槿丝诶淆g化、病變、交通事故、地震等原因，每年都有大量的骨折病 人需要進(jìn)行骨折內(nèi)固定手術(shù)。許多由金屬和聚合物材料制備而成的生物材料用
于骨科疾病的治療，但這些材料存在顯著的缺陷，如金屬材料與骨組織的機(jī)械 相容性不好，導(dǎo)致植入體的松動(dòng)或脫位；產(chǎn)生應(yīng)力遮擋效應(yīng)，導(dǎo)致骨折疏松或骨 萎縮，不能在骨折部位形成骨痂，易出現(xiàn)二次骨折；金屬離子的釋放會(huì)造成過(guò) 敏反應(yīng)；金屬材料需二次手術(shù)取出植入物；目前臨床使用的聚合物材料降解時(shí) 釋放出酸性物質(zhì)，引起非菌性炎癥反應(yīng)，并影響種子細(xì)胞或生長(zhǎng)因子的活性和 增殖。因此，許多研究人員致力于開(kāi)發(fā)天然高分子與羥基磷灰石復(fù)合的新型生 物醫(yī)用材料，以滿(mǎn)足骨科臨床使用的要求。
殼聚糖是天然高分子材料的一種，具有獨(dú)特的生物功能，在生物體內(nèi)可被 溶菌酶降解為無(wú)毒無(wú)害的氨基葡萄糖。殼聚糖基生物材料已被廣泛用于生物醫(yī) 學(xué)領(lǐng)域，如骨組織工程材料、血管支架材料、神經(jīng)導(dǎo)管、止血材料以及藥物 傳遞體系等。
羥基磷灰石是天然骨中主要的無(wú)機(jī)成分，具有特殊的骨傳導(dǎo)性、與骨結(jié)合 性好以及高抗?jié)裥?，已被用于硬組織的臨床修復(fù)與重建。初生的羥基磷灰石顆 粒在生物體內(nèi)具有很高的吸收率和良好的生物相容性，不僅被廣泛用于整形外 科的骨移植，還被藥物傳遞體系的控制釋放。在生理環(huán)境中小尺寸有利于降解 吸收并刺激新骨生長(zhǎng)，納米羥基磷灰石的低結(jié)晶度意味著高的溶解速率，釋放 出的C^+離子被骨組織吸收重新生成Ca-P無(wú)機(jī)礦物質(zhì)，因而可以促進(jìn)成骨細(xì)胞 的粘附、分化和新骨的生成。
因此，開(kāi)發(fā)一種高強(qiáng)度羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材，以滿(mǎn)足骨科的臨 床使用要求，具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備高強(qiáng)度羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材的方 法，該方法能制得高強(qiáng)度的羥基磷灰石/殼聚糖骨折內(nèi)固定材料。
本發(fā)明的制備高強(qiáng)度羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材的方法，其步驟如下 1)將鈣鹽和磷酸鹽按化學(xué)計(jì)量比加入到體積分?jǐn)?shù)為2%的乙酸溶液中，攪拌均勻，形成羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；
2) 向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入殼聚糖粉末，羥基磷灰石與殼聚糖的質(zhì) 量比為5 : 100 10 : 100，劇烈攪拌，形成均勻的混合溶液，靜置脫泡；
3) 取少量殼聚糖溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將步驟2)制備的 混合溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5°/。堿性凝固液中，凝固6 24 h， 脫模，得到羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合凝膠棒材，用蒸餾水洗滌復(fù)合凝膠棒材至中 性；
4) 將羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合凝膠棒材放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.013% 0.063% 的戊二醛水溶液中，靜置交聯(lián)12 24小時(shí)，用去離子水浸泡洗滌6 12 h，在 60°C 80°C下干燥，得到高強(qiáng)度的羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材。
上述的鈣鹽可以為氯化鈣或硝酸鈣，磷酸鹽可以是磷酸二氫鈉、磷酸二氫 鉀或磷酸氫二鉀。所說(shuō)的堿性凝固液為NaOH或KOH。 本發(fā)明的有益效果在于
戊二醛可使殼聚糖分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成體型網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，交聯(lián)后羥基 磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材變得致密，層與層之間變得更緊密。同時(shí)，納米羥 基磷灰石顆粒變得更加緊密，尺寸減小。戊二醛交聯(lián)的羥基磷灰石/殼聚糖納米 復(fù)合棒材的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量可達(dá)178MPa、 5.2GPa，與未交聯(lián)的羥基磷灰 石/殼聚糖納米復(fù)合棒材相比分別提高了 107%、 52.9%,可滿(mǎn)足骨折內(nèi)固定的臨 床使用要求。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。 實(shí)施例1 :
1) 稱(chēng)取Ca(N03)2' 4H20 2.35g和NaH2P04' 2H20 0.93g，加入到400 ml體積
分?jǐn)?shù)為2%的稀乙酸水溶液中，攪拌10min，形成羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；
2) 向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入20g殼聚糖粉末，攪拌lh，得到的混 合溶液靜置脫泡24 h;
3) 取少量殼聚糖溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將步驟2)中混合 溶液注入模具中，再將注有混合溶液的模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5y。的NaOH凝固液 中，凝固6h，脫模，得到羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合凝膠棒材，用蒸餾水洗滌復(fù)合 凝膠棒材至中性；
4) 量取0.5 ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的戊二醛水溶液加入到1000 ml去離子水中， 然后將羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合凝膠棒材(10根)放入上述戊二醛水溶液中靜置交聯(lián)24 h。以去離子水浸泡交聯(lián)后的殼聚糖凝膠棒材6 h，再放入溫度為60°C
的烘箱中烘干，得到高強(qiáng)度的羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材。
力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
彎曲強(qiáng)度151 MPa
彎曲模量5.3 GPa
實(shí)施例2:
1 )稱(chēng)取CaCl2 2.22g和KH2P04 1.62g，加入到400 ml體積分?jǐn)?shù)為2%的稀 乙酸水溶液中，攪拌10min，形成羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；
2) 向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入20g殼聚糖粉末，攪拌lh，得到的混 合溶液靜置脫泡24h;
3) 取少量殼聚糖溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將步驟2)中混合 溶液注入模具中，再將注有混合溶液的模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的KOH凝固液 中，凝固12h，脫模，得到羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合凝膠棒材，用蒸餾水洗滌復(fù) 合凝膠棒材至中性；
4) 量取2ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25n/。的戊二醛水溶液加入到1000ml去離子水中， 然后將羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合凝膠棒材(IO根)放入上述戊二醛水溶液中靜置 交聯(lián)12h。以去離子水浸泡交聯(lián)后的殼聚糖凝膠棒材12 h，再放入溫度為60。C 的烘箱中烘干，得到高強(qiáng)度的羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材。 力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
彎曲強(qiáng)度144 MPa 彎曲模量5.7 GPa 實(shí)施例3:
1) 稱(chēng)取Ca(N03)2' 4H20 2.35g和Na2HP04 L44g，加入到400 ml體積分?jǐn)?shù) 為2%的稀乙酸水溶液中，攪拌10min，形成羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；
2) 向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入20g殼聚糖粉末，攪拌lh，得到的混 合溶液靜置脫泡24 h;
3) 取少量殼聚糖溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將步驟2)中混合 溶液注入模具中，再將注有混合溶液的模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5W的NaOH凝固液 中，凝固24h，脫模，得到羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合凝膠棒材，用蒸餾水洗滌復(fù) 合凝膠棒材至中性；
4) 量取2.5 ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的戊二醛水溶液 入到1000 ml去離子水中， 然后將羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合凝膠棒材(IO根)放入上述戊二醛水溶液中靜置交聯(lián)24h。以去離子水浸泡交聯(lián)后的殼聚糖凝膠棒材6 h，再放入溫度為60。C 的烘箱中烘干，得到高強(qiáng)度的羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材。 力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果-彎曲強(qiáng)度178 MPa 彎曲模量5.2GPa。
權(quán)利要求
1.制備高強(qiáng)度羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材的方法，其步驟如下1)將鈣鹽和磷酸鹽按化學(xué)計(jì)量比加入到體積分?jǐn)?shù)為2％的乙酸溶液中，攪拌均勻，形成羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；2)向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入殼聚糖粉末，羥基磷灰石與殼聚糖的質(zhì)量比為5∶100～10∶100，劇烈攪拌，形成均勻的混合溶液，靜置脫泡；3)取少量殼聚糖溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將步驟2)制備的混合溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％堿性凝固液中，凝固6～24h，脫模，得到羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合凝膠棒材，用蒸餾水洗滌復(fù)合凝膠棒材至中性；4)將羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合凝膠棒材放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.013％～0.063％的戊二醛水溶液中，靜置交聯(lián)12～24小時(shí)，用去離子水浸泡洗滌6～12h，在60℃～80℃下干燥，得到高強(qiáng)度的羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備高強(qiáng)度羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材的方 法，其特征在于所說(shuō)的鈣鹽為氯化鈣或硝酸鈣，磷酸鹽是磷酸二氫鈉、磷酸二 氫鉀或磷酸氫二鉀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備高強(qiáng)度羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材的方 法，其特征在于所說(shuō)的堿性凝固液為NaOH或KOH。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的制備高強(qiáng)度羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材的方法，其步驟如下先將鈣鹽和磷酸鹽加到乙酸溶液，形成羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；再將殼聚糖粉末溶解于前驅(qū)體溶液，靜置脫泡；將混合溶液注入模具，經(jīng)堿性凝固液滲透擴(kuò)散，自行組裝得到羥基磷灰石/殼聚糖凝膠棒材；將羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合凝膠棒材放入戊二醛水溶液中靜置交聯(lián)，去離子水浸泡洗滌，干燥。本發(fā)明的羥基磷灰石/殼聚糖三維復(fù)合棒材的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量可達(dá)178MPa、5.2GPa，可滿(mǎn)足骨折內(nèi)固定的臨床使用要求。
文檔編號(hào)A61L31/12GK101601874SQ200910100859
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者王征科, 胡巧玲 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)