[发明专利]具有砖-泥结构的纳米片状羟基磷灰石/明胶复合膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种本发明提出的一种具有砖‑泥结构的纳米片状羟基磷灰石/明胶复合膜，包括有双层结构的L‑HAp，双层结构的L‑HAp的层间具有Gel插层，双层结构的L‑HAp的外层面修饰有PLL。主要是利用具有双层结构的L‑HAp的插层特性和Gel的两电性特点，实现Gel插层于L‑HAp的层间，在L‑HAp的外层表面修饰带正电的PLL，最终在PBS缓冲溶液中通过层层组装的方法获得具有砖‑泥结构的纳米片状羟基磷灰石/明胶复合膜。本发明制备的具有砖‑泥结构的纳米片状HAp/Gel复合膜仿生程度高，不仅有望具有优越的力学性能，还具有良好的生物活性和生物相容性，可望用于骨缺损的修复与再生。

技术领域

本发明涉及一种纳米生物医用材料的制备领域，具体地说涉及一种结构仿生的纳米片状羟基磷灰石(HAp)与明胶(Gel)组成的复合材料及制备方法。

背景技术

在骨修复与替代材料以及骨组织工程支架材料中，羟基磷灰石起着无法替代的重要作用，这是由于HAp是天然骨的主要无机组分，它具有良好的生物可降解性、生物相容性、生物活性和骨传导功能，可与骨组织形成牢固的骨性结合，促进骨组织的生长。然而，HAp的性能缺陷(如脆性大)使之难以在承载环境中单独使用，在此背景下便诞生了HAp复合材料。早在上世纪80年代初，Bonfield等就开创了用HAp增强聚乙烯人工骨材料。随后，相继报导了HAp与其它聚合物的复合，尤其是可降解生物医用聚合物。与其它种类的基体材料相比，Gel具有价格低廉，易溶于水，生物相容性好等一系列优点。因此，由HAp与Gel复合所形成的HAp/Gel复合材料，不仅生物相容性和生物降解性都比较理想，与骨组织也可形成良好的骨性结合，有利于骨组织的再生，降解速度可调，因此在近年来得到了广泛的研究。然而，与自然骨相比，目前制备的HAp/Gel复合材料的力学性能还不理想，这一缺点限制了其在临床上的应用，使得该材料目前只能用于低负荷骨组织的修复，而造成HAp/Gel复合材料力学性能差的主要原因是难以实现HAp在Gel基体中的均匀分散以及HAp在Gel基体中的有序取向分布。由于颗粒状纳米HAp具有相当高的表面能，现行的制备方法会导致HAp纳米粒子的团聚。此外，HAp与聚合物的界面结合不理想，进而影响HAp复合材料的性能。因此，制备具有优异力学性能的HAp/Gel复合材料已成为当今国际生物材料研究中的前沿性课题。

物竞天择，天然生物材料经过数百万年的演变，已经进化出一种结构和功能最优化的天然材料，其中骨头、贝壳珍珠层和牙本质等是典型的代表。这些天然材料成为制备高性能人工复合材料的模型。尽管受贝壳砖-泥结构的启发，前人采用纳米片状蒙脱土等为片状组分，采用电沉淀或层层组装等方法制备了这种所谓的砖-泥结构的仿生复合材料。但是，至今采用片状HAp为无机组分的复合材料却鲜有报道。其主要原因不仅是因为片状HAp的制备难度大，而且也是因为HAp的极性较强，不容易分散，因而难以形成具有砖-泥结构的复合材料。

发明内容

针对上述现有技术的局限，本发明创造性地通过调控模板剂的含量制备出双层纳米L-HAp。由于其层间具有极性而容易实现电性聚合物插层，为此，可将极性Gel插入其层间，使其内层表面在中性介质中呈负电性。由于插层后的L-HAp无法再插入其它极性的聚合物，因此，利用此特点在L-HAp的外层表面修饰带正电荷的聚赖氨酸(PLL)。当这种内层带负电而外层带正电的层片状L-HAp被剥离后，便可利用层层静电自组装技术形成具有砖-泥结构的HAp/Gel复合膜。本发明可以填补以纳米片状HAp为无机组分的具有“砖-泥”结构的仿生复合膜的空白，为具有砖-泥结构的仿生复合膜的设计和制造提供一种新的制备技术。

本发明提出的一种具有砖-泥结构的纳米片状羟基磷灰石/明胶复合膜，包括有双层结构的层状羟基磷灰石，所述双层结构的层状羟基磷灰石的层间具有明胶插层，所述双层结构的层状羟基磷灰石的外层面修饰有聚赖氨酸。