[发明专利]聚多巴胺改性埃洛石纳米管/聚乳酸复合材料及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种聚多巴胺改性埃洛石纳米管/聚乳酸复合材料及其制备与应用。

背景技术

聚乳酸是一类经过美国FDA(Food and Drug Administration，FDA)批准可用于生物医用材料产品制造的高分子材料。聚乳酸无毒、无刺激，具有良好的生物相容性和生物降解性能，作为骨折内固定材料、组织工程支架材料、药物释放载体材料等得到了广泛的应用；然而，聚乳酸材料在实际应用中仍然还存在力学性能不够理想、生物相容性和亲水性有待提高等问题。通过在聚乳酸基体中加入纳米尺寸的无机填料如羟基磷灰石、碳纳米管、纳米氧化锌、二氧化硅等制备纳米复合材料，可有效提高聚乳酸材料的力学性能以及生物相容性等。中国专利CN104130560A(纳米羟基磷灰石取向分布增强聚乳酸复合材料的制备方法)中，通过改性后的纳米羟基磷灰石与聚乳酸共混挤出成型，所得复合材料的综合力学性能得到了极大的提高。

埃洛石纳米管(Al₂Si₂O₅(OH)₄·nH₂O，HNTs)是一种天然的铝硅酸盐纳米粘土，主要以多壁纳米管状的形态存在自然界中，通常，其管长为0.4-5um，内径为3-20nm，外径为10-150nm。埃洛石纳米管因具有较大的长径比、中空纳米管状结构、良好的生物相容性、来源广泛和价格便宜等优点，近年来被广泛引入到聚合物基体中以改善材料的力学性能等。然而，在聚合物基体中加入无机纳米粒子，无机粒子和聚合物通常以物理方式结合，两相的界面结合力较弱；且纳米无机粒子高的表面能，使无机粒子分散不均匀、容易团聚，最终导致无机粒子/聚合物纳米复合材料的力学性能难以有效提高，其他一些性能往往也不够理想。中国专利ZL201210421335.1(改性埃洛石纳米管增强生物降解聚酯复合材料的制备方法)中，利用埃洛石纳米管表面的大量羟基，通过化学接枝改性引入乳酸或聚乳酸链段，有效解决了埃洛石纳米管在生物降解聚酯基体中的分散性和两相的界面相容性，赋予材料良好的力学性能；然而，埃洛石纳米管以及其表面修饰的乳酸或者聚乳酸对生物降解聚酯基体的细胞亲和性的改善极其有限，且均不具备促骨组织愈合的能力；另外，涉及的接枝改性方法较繁琐，往往需要较高的反应温度和有机溶剂的使用。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种聚多巴胺改性埃洛石纳米管/聚乳酸复合材料，该复合材料采用聚多巴胺改性埃洛石纳米管作为填料，有效提高复合材料的力学性能、细胞亲和性和促骨组织愈合能力。

本发明的另一目的在于提供一种简单易行、反应条件温和、无溶剂、操作方便、可大规模生产的聚多巴胺改性埃洛石纳米管/聚乳酸复合材料的制备方法。该方法是利用多巴胺的氧化自聚合反应在埃洛石纳米管表面修饰一层生物粘附涂层--聚多巴胺层：一方面，聚多巴胺层作为埃洛石纳米管--聚乳酸相互作用的桥梁，实现埃洛石纳米管在聚乳酸基体中的均匀分散，解决埃洛石纳米管与聚乳酸基体间界面结合力弱的不足，有效提高复合材料的力学性能；另一方面，聚多巴胺层的引入还可以赋予制得的复合材料优异的亲水性和细胞亲和性；而且，还可以进一步利用聚多巴胺层在埃洛石纳米管表面生物矿化形成羟基磷灰石晶体，最终赋予改性埃洛石纳米管/聚乳酸复合材料良好的骨诱导性。

本发明的再一目的在于提供上述聚多巴胺改性埃洛石纳米管/聚乳酸复合材料的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚多巴胺改性埃洛石纳米管/聚乳酸复合材料，所述复合材料含有0.05～60％质量百分含量的聚多巴胺改性埃洛石纳米管和40～99.95％质量百分含量的聚乳酸。

优选的，所述聚多巴胺改性埃洛石纳米管表面聚多巴胺层的质量百分含量为0.5～85％。

优选的，所述聚乳酸具体包括聚(L-乳酸)和聚(D,L-乳酸)。

一种聚多巴胺改性埃洛石纳米管/聚乳酸复合材料的制备方法，所述聚多巴胺改性埃洛石纳米管通过以下步骤制得：将埃洛石纳米管均匀分散在多巴胺溶液中，埃洛石纳米管与多巴胺的质量比为15:85～90:10，搅拌0.5～48h；然后对混合溶液进行离心分离，同时使用去离子水和无水乙醇对沉淀进行多次洗涤，最后取下层沉淀，真空干燥，得到聚多巴胺改性埃洛石纳米管。

优选的，所述聚多巴胺改性埃洛石纳米管还可为表面含有生物矿化羟基磷灰晶体层的聚多巴胺改性埃洛石纳米管，具体通过以下步骤制备：