[发明专利]一种电沉积钙磷矿化层超细纤维骨材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属电纺超细纤维骨材料的制备领域，特别是涉及一种电沉积钙磷矿化层超细纤维骨 材料的制备方法。

背景技术

因各种原因引起的骨缺损，尤其是大范围骨缺损的治疗仍然是临床医学面临的一大难 题。传统的自体或异体骨移植存在如供骨量有限、成骨能力低、易引起免疫反应和传播疾 病等缺点，无法满足临床治疗的要求。

天然骨的主要成分是由胶原纤维和羟基磷灰石(HA)晶体组成的生物矿化体系。在结 构上，天然骨是由胶原纤维贯穿于HA形成的具有复杂分级结构的有机-无机复合材料，以 直径为100～2000nm的胶原纤维按一定的排列取向形成骨的主体构架，超细级HA晶体充 填其间，其结晶方向沿胶原纤维的长轴分布。天然骨独特的多级结构使其具有高强度、高 韧性等力学性能。因此模拟天然骨的形成机制，采用仿生方法制备成分、结构与天然骨相 似的有机-无机复合骨材料一直是骨材料研究的热点。

采用与天然骨成分相近的钙、磷无机盐与高分子材料复合的方法是当前制备仿生骨材 料的主要思路。如采用相分离技术和快速成型技术将HA和高聚物材料通过一定的制备方 法加工成HA和高聚物的复合材料。但这种通过直接复合制备的材料只是两种材料的机械 混合，难以形成无机物和有机物在分子水平上的紧密键合，只能从成分上而不能从结构上 进行仿生。另一种是原位复合法，通过钙盐和磷酸盐在高聚物基体内部或表面发生化学反 应直接制备HA与高聚物的复合材料，可克服直接复合时HA在高聚物基体中分散不均和 复合物结构难以控制的缺点。如中国专利(申请号01136246.4)公开了一种用于骨修复的 纳米晶磷酸钙胶原基复合材料的制备方法，但这种单纯由自组装形成的复合材料力学强度 偏低，难以获得广泛的临床应用，需添加新的组份以改善材料的生物学性能和力学强度。 如中国专利(专利号01141901.6、01129699.2)在自组装nHA/胶原材料中分别加入海藻酸 盐和PLGA，制成多孔框架材料，在保留自组装材料优良生物相容性的同时，提高了材料 的力学强度，具有较好的临床应用前景。

静电纺超细纤维能够模拟天然细胞外基质的超微结构，被认为是一种理想的组织替代 材料。近年来，国内外不少研究尝试采用不同的方法制备有机-无机复合超细纤维骨材料。 一种方法是将HA等骨矿成分加入到聚合物溶液中，直接电纺出HA复合超细纤维。这种 方法虽然能够将生长因子等生物活性分子复合到材料中，但亲水的无机成分和疏水的聚合 物相容性较差，需要选用特别的溶剂或借助表面活性剂，无机成分在复合纤维中可能团聚 或分散不均，无机成分的含量也由于受可纺性限制而难以提高(Kim HW，et al.J Biomed Mater Res A 2006；79(3)：643-649.)，材料的力学强度也无法达到临床应用的要求(Sui G，et al. J Biomed Mater Res A 2007；82(2)：445-454.)；另一种方法是先电纺出聚合物超细纤维膜， 再将其置于SBF中浸泡一段时间，使HA沉积在超细纤维表面制备出复合纤维膜(Chen J， et al.J Biomed Mater Res A 2006；79(2)：307-17.)。这种方法能够克服混合电纺引起的无机成 分分布不均的问题，也可提高矿物成分的含量。但矿化过程需要较长的时间，容易引起复 合纤维的降解，不适合生物活性成分的负载。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电沉积钙磷矿化层超细纤维骨材料的制备方 法，本发明所制备的多孔骨材料，在某种程度上类似于天然骨形成过程产生的骨矿成分， 具有较好的生物相容性。

本发明的一种电沉积钙磷矿化层超细纤维骨材料的制备方法，包括：

(1)电纺溶液的配制：用溶剂和电纺材料配制浓度为6％-15％的电纺溶液；

(2)静电纺丝制备超细纤维：将配制的电纺溶液装入静电纺丝装置中，电纺制备聚合物 超细纤维，控制电纺参数，使制备的纤维表面均匀光滑；用不锈钢电极或铂电极收集超细 纤维，电极的极片和支撑部分可拆卸，电极片经抛光和清洗后使用，确保矿化超细纤维易 于从极片上分离；