[发明专利]一种冷冻干燥法制备透钙磷石骨水泥多孔支架的方法

说明书

一种冷冻干燥法制备透钙磷石骨水泥多孔支架的方法，利用透钙磷石骨水泥快速固化的特性，在合适的固/液比的范围内（0.3g/mL‑0.7g/mL）将粉末与固化液混合后填入磨具，经过短暂的预固化（2min），即可进行冷冻干燥，大大简化了传统冷冻干燥法制备骨水泥支架的制备步骤。制备的骨水泥多孔支架孔隙率在45%以上，孔与孔之间相互联通，孔径大小为50‑300μm。本发明提供的透钙磷石骨水泥多孔支架的制备方法简单、易行，适于大规模应用，在临床骨组织修复领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种生物医用材料技术领域的方法，具体是一种以冻干法制备的透钙磷石骨水泥多孔支架及其制备方法。

背景技术

作为骨修复材料，磷酸钙类骨水泥的多孔性可增加材料的表面积，一方面可为细胞粘附提供更大的面积，有助于细胞粘附，并允许血管组织向内生长[Yao Jun, et al,Biomaterials, 2005]，另一方面有利于材料和体液充分接触，加快材料的降解。常用的磷酸钙类骨水泥致孔方法包括添加碳酸盐类致孔剂气体致孔，添加明胶微球、石蜡微球类致孔剂，冷冻干燥法制备骨水泥支架等。其中，传统的冷冻干燥法步骤复杂，通常需要预冷冻、添加交联剂、冷冻干燥等多个步骤，增加了材料制备的成本。

透钙磷石骨水泥是磷酸钙类骨水泥中的一种，它在生物体内具有更好的生物降解能力[Apelt D, Biomaterials, 2004]，同时它还具有快速固化的特点 [Barralet J E,Biomaterials, 2004]。

本发明针对以上背景和不足，提供了一种以冷冻干燥法制备的透钙磷石骨水泥多孔支架配方及其制备方法，简化了制备步骤，同时材料拥有良好的多孔性能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种冷冻干燥法制备的透钙磷石骨水泥多孔支架的方法，利用透钙磷石快速成型的优势，在合适的固/液比的范围内将粉末与固化液混合后填入磨具，经过短暂的预固化（2min），即可进行冷冻干燥，大大简化了传统冷冻干燥法制备骨水泥支架的制备步骤。

本发明通过以下技术方法来实现：按照本发明的配方配制透钙磷石骨水泥粉末及固化液；将粉末与固化液按照合适的固/液比进行混合，填入模具，经过短暂的预固化（2min），放入冰箱完全冷冻后进行冷冻干燥，即可得到多孔性能良好的透钙磷石骨水泥多孔支架。

一种冷冻干燥法制备透钙磷石骨水泥多孔支架的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：配制含柠檬酸、磷酸化壳聚糖、羟丙基甲基纤维素的骨水泥固化液；

第二步：配制含一水合磷酸二氢钙、β-磷酸三钙的骨水泥粉末；

第三步：将透钙磷石骨水泥粉末与固化液在固/液比为0.3g-1g/mL范围内充分混合均匀，调和浆填入模具后预固化2min，置于-80℃冰箱中冷冻1h以上，完全冷冻后进行冷冻干燥48h以上，即可得到多孔性良好的透钙磷石骨水泥多孔支架。

第一步所述的固化液中柠檬酸的摩尔浓度为0.1-1M，磷酸化壳聚糖质量分数为0.01-1%，羟丙基甲基纤维素质量分数为0.01-1%。

第一步所述的骨水泥固化液的配制方式为室温溶解或60℃以下加热助溶，还可以辅以机械搅拌或磁力搅拌。

第二步所述的一水合磷酸二氢钙质量分数为30-50%、β-磷酸三钙质量分数为70-50%。

第二步所述的一水合磷酸二氢钙为粉末，β-磷酸三钙为自制粉末，粒径为200-2000nm；混合方式为在乙醇介质中以400rpm球磨混合4h，之后旋转蒸发除去乙醇，置于60℃烘箱中干燥。