[发明专利]羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层及其制备方法。

背景技术

羟基磷灰石作为人体骨骼和牙齿的主要无机组成成分，因其具有良好的生物相容性和骨诱导能力，在植入人体后能与人体骨骼组织在界面形成紧密的化学键结合，从而诱导骨组织的生长，促进骨修复，是很好的硬组织替代材料，目前已成功应用于牙科、整形外科和上颌面重建等领域。壳聚糖(chitosan，CS)是自然界存在的惟一的天然碱性多糖，具有无毒性、无刺激性、无免疫抗原性、无热原反应、不溶血、良好的抑菌性、生物相容性和生物可降解性等，使其成为一种理想的安全可靠的天然生物活性材料，在皮肤组织工程骨、软骨、神经、肌腱、血管、肝脏、心脏瓣膜、角膜等各种组织工程及创伤修复等领域已得到广泛应用，近年来壳聚糖纳米纤维的制备以及在组织工程中的应用也引起了广泛关注，若能将壳聚糖与其他不同种类材料（如羟基磷灰石）复合，通过优势互补，可望得到具有较优生物活性、生物相容性的生物骨组织工程材料。

生物医用金属及合金由于具有良好的力学性能和抗腐蚀性能，已经成为临床研究和应用最为广泛的硬组织植入材料。然而，生物医用金属及合金通常为生物惰性材料，缺乏良好的生物相容性、生物活性和骨诱导性。为了改善其生物学性能，通常采用表面改性技术在生物医用金属基体表面沉积生物活性陶瓷或生物活性高分子，其方法主要包括表面沉积涂层、表面原位改性和复合表面改性三种类型。以生物医用金属为基体的生物活性涂层不仅能够展现金属与骨骼相匹配的力学性能，还能发挥涂层优良的生物相容性和生物活性。

目前对于涂层材料的研究越来越广泛并取得了较好的进展。黄安国等(专利CN102851664A)利用激光熔覆技术制备一种含氟羟基磷灰石生物陶瓷涂层，它将陶瓷涂层良好的生物活性和金属的高强度、良好的韧性结合在一起，并使含氟羟基磷灰石涂层兼具保护钛合金基板免受人体生理环境腐蚀的作用；黄利平等（专利CN102921042A）采用真空等离子体喷涂技术在经表面预处理后的基材上制备钽-羟基磷灰石涂层，这种材料具有适于细胞的黏附和生长且适于植入体在硬组织中固定。激光熔覆制备技术、等离子体喷涂技术、热喷涂的主要缺点是高温下喷涂得到的涂层中存在羟基磷灰石非晶相，植入体内后非晶相易生物降解，导致涂层从基体表面脱落。王小祥等（专利CN102899698A）采用电化学沉积的方法在金属钛表面制备羟基磷灰石树枝状微纳复合涂层，其羟基磷灰石树枝状微纳复合涂层具有从纳米到微米两重尺度的表面几何形貌，利于成骨细胞的附着及随后的分化生长，同时改变了涂层的溶解特性，具有更好的浸润性；卜路霞等（专利103014801A）采用恒电流或恒电位方式电沉积制备的羟基磷灰石涂层具有结晶细致、表面光滑平整、良好的生物活性和力学性能。但是采用电化学沉积技术制备涂层时，若基体为非导电材料还需对其改性处理，另外所得到的涂层均存在与基体结合强度较弱的缺点，甚至会出现剥落与掉块的现象。采用仿生生物矿化的原理在水溶液中自发地沉积羟基磷灰石，所得到的涂层不仅具有较好的生物活性，而且还能显著提高涂层的结合力。

本发明就是以生物医用金属或合金为基体采用生物矿化法制备羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层，所得的涂层不仅展现出金属基体与骨骼相匹配的力学性能，还能够发挥涂层优良的生物相容性和生物活性，此外，天然壳聚糖有机质的引入除了能够提高涂层与基体的结合能力外，还能赋予生物涂层材料一种抗菌性能。由此可见，生物矿化法制备的羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层在骨组织工程领域具有重要的临床应用价值和较高的社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层的制备方法，以便得到一种具有优良力学性能、生物活性、生物相容性的新型复合骨修复涂层材料。

本发明以生物医用金属或合金为基体，制备过程包括以下三个步骤：(1)配制含有壳聚糖、钙离子与磷酸根离子的溶液；(2)浸渍-提拉金属基体制备含钙离子、磷酸根离子的壳聚糖复合涂层；(3)生物矿化法将含钙离子、磷酸根离子的壳聚糖复合涂层转化成羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层。

实施的具体技术方案如下：

（1）配制含有壳聚糖、钙离子与磷酸根离子的溶液：首先配制一定浓度的乙酸溶液；然后往乙酸溶液中加入一定量的壳聚糖，不断搅拌使其溶解至清亮透明；最后将钙盐、磷酸盐溶于上述含壳聚糖的乙酸溶液中。