[发明专利]颗粒定向排列的纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及人工骨修复材料技术领域，具体是指一种颗粒定向排列的纳 米羟基磷灰石/壳聚糖支架的制备方法。

背景技术

骨缺损修复是国内外临床医学和生物材料领域研究的热点。随着材料科 学、生物医学技术的发展以及全球骨缺损病例的增长，骨组织工程支架材料 成为骨缺损修复材料的重要分支。

壳聚糖(简称CS)是一种天然的生物可降解多糖，其降解产物为氨基葡 萄糖，对人体及组织无毒、无害，且对多种组织细胞的黏附和增殖具有促进 作用，具有天然的药物活性、抗肿瘤活性、消炎作用，能加快创伤愈合，但 壳聚糖缺乏骨键合生物活性，单独使用时的力学性能不够理想，缺乏弹性和 柔韧性。另外壳聚糖与其他无机粉体材料复合时由于其强烈的成膜性容易导 致形成的支架出现分层而造成材料的各向异性。作为天然骨的主要无机成分， 纳米羟基磷灰石具有良好的生物相容性，能与骨组织紧密接触，具有良好的 骨传导性，并对新骨生长有一定的诱导作用。将羟基磷灰石、壳聚糖两种材 料复合，有利于改善壳聚糖的骨键合生物活性和力学性能，因此，羟基磷灰 石/壳聚糖复合支架材料成为支架材料的一个重要研究方向。

目前很多羟基磷灰石/壳聚糖复合支架实际上是将羟基磷灰石粉体和壳 聚糖溶液通过机械搅拌混合而制成。孙凯莹，孙卫斌，储成林，等.纳米羟基 磷灰石-壳聚糖复合材料对细胞粘附的影响.临床口腔医学杂志，2007，23 (3)：150-153，该文以溶胶-凝胶法制备纳米羟基磷灰石，105℃烘干形成 干胶后，600℃煅烧2h后得到制得的纳米羟基磷灰石粉体，然后将羟基磷 灰石粉体充分混合于2％壳聚糖乙酸溶液中，冷冻干燥法制备纳米羟基磷灰石 -壳聚糖复合材料，结果表明溶胶-凝胶法制备的HA和nHA的晶体结构符合 标准羟基磷灰石的空间6方晶体结构，且细胞以多个突起粘附于复合材料表 面，并具有良好的伸展状态。赵峰，尹玉姬，宋雪峰，等.壳聚糖-明胶网络 /羟基磷灰石复合材料支架的研究一制备及形貌.中国修复重建外科杂志， 2001，15(5)：276-279，该文将平均粒度为2.8μm的羟基磷灰石粉体加入 一定量去离子水后搅拌并超声波处理，在处理后的乳液状混合物中加入CS和 Gel(50∶50w/w)和适量乙酸后于40℃水浴中搅拌，待有机物全部溶解后 加入一定量戊二醛溶液后冷冻干燥得到支架，结果显示，通过控制组分配比 和预冷冻温度可制备不同密度和孔隙率的CS-Gel/HA多孔支架。

上述方法虽然在一定程度上改善了单一壳聚糖材料的活性和柔韧性，但 是由于羟基磷灰石是以粉末形式与壳聚糖等基体复合的，因而羟基磷灰石很 容易团聚，实际上很难均匀分散并且和壳聚糖基体之间无法形成有效键合， 羟基磷灰石颗粒只能松散的分布于壳聚糖框架内，并不能有效地实现纳米羟 基磷灰石与壳聚糖的复合，也难以真正解决壳聚糖材料存在的主要问题，从 而限制其功能及在生物医学领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，通过研发一种结晶程度可 控、高度分散，且与高分子材料具有稳定键合的颗粒定向排列的纳米羟基磷 灰石溶胶，提供一种将上述溶胶与壳聚糖基体复合得到颗粒定向排列的纳米 羟基磷灰石/壳聚糖支架的制备方法。

实现本发明目的是通过如下措施来实现的。

颗粒定向排列的纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架的制备方法，其特征在于， 改性后的纳米羟基磷灰石以溶胶状态与壳聚糖溶液充分混合分散，注模成型， 具体包括以下步骤及其工艺条件：

步骤一：纳米羟基磷灰石溶胶的制备

(1)以聚乙烯吡咯烷酮同时为模板剂、分散剂和改性剂；

(2)配制0.01～3mol/L的钙盐和0.006～1.8mol/L的磷酸盐溶液或磷 酸；

(3)采用高速分散机，在碱液控制体系中，将上述(1)、(2)的物料 充分混合，形成纳米羟基磷灰石溶胶；该纳米羟基磷灰石溶胶体系中钙磷摩 尔比达1.6～1.7∶1，按质量百分比计聚乙烯吡咯烷酮含量为0.01～50％；

步骤二：纳米羟基磷灰石溶胶的陈化

上述溶胶在20～100℃的温度下陈化至少24小时，然后用去离子水充分 洗涤溶胶得到颗粒定向排列的纳米羟基磷灰石溶胶；

步骤三：纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架的成型

(1)用醋酸溶液配制质量百分比为1％～4％的壳聚糖溶液；