[发明专利]一种甲壳素晶须液晶弹性体修饰的聚乳酸复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物医用复合材料及骨组织修复材料领域，公开了一种甲壳素晶须液晶弹性体修饰的聚乳酸复合材料及其制备方法与应用。本发明的复合材料由基材、中间层和修饰层构成，所述基材为聚乳酸，所述中间层为聚多巴胺，所述修饰层为甲壳素晶须液晶弹性体。本发明的主要特征是在甲壳素晶须液晶中加入交联剂制备甲壳素晶须液晶弹性体，并通过简单的浸泡‑交联过程将其修饰到聚乳酸材料的表面，并借助聚多巴胺中间层提高甲壳素晶须液晶弹性体层在聚乳酸材料表面的粘结强度和稳定性，赋予所制备的复合材料优异的亲水性、细胞亲和性、成骨活性和抗菌性能，预期在生物医学领域特别是骨组织修复领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医用复合材料及骨组织修复材料技术领域，特别涉及一种甲壳素晶须液晶弹性体修饰的聚乳酸复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

骨组织缺损是骨科和整形外科中常遇到的问题，实现骨组织的高效修复一直是医疗专家们追求的目标。在众多骨修复手段中，使用骨修复材料辅助治疗骨缺损已被证明具有可行性。聚乳酸(PLA)因其可降解吸收性、良好的加工性能和优异的生物相容性，已被批准用于医学临床骨修复。但随着对PLA材料的研究深入，人们发现其不理想的力学性能和较低的成骨活性极大限制了PLA在骨修复领域中的应用。因此，针对PLA材料缺点的改性势在必行。

众所周知，生物材料的表面结构与性能直接影响其生物学性能的发挥，构建表面拓扑结构或修饰功能性物质是生物材料改性最常用的方法。液晶是一种介于液相和固相的中间相，是自然界流动性与有序性的有机结合，液晶态普遍存在于生物体内。与骨修复过程密切相关的细胞外基质中存在大量具有液晶织构的胶原成分。在天然骨生长过程中，当成骨细胞接触胶原的各向异性表面时，表面拓扑结构将会引导成骨细胞迁移并实现细胞在骨缺损处的募集。此外，液晶态胶原还会调控无机矿物盐的沉积，形成矿化层，有利于骨组织修复。这种接触引导和促进矿化的作用已经被证实对骨修复过程十分关键，并被广泛用于指导骨组织工程材料的设计。

甲壳素晶须作为一种天然多糖材料，具有优异的力学性能、生物活性和成骨活性，已经在复合材料和骨组织工程领域吸引了广泛关注。通过施加外部搅拌的机械力，可以使带电的甲壳素晶须在水中呈现各向异性排列，得到甲壳素晶须液晶。

发明专利公开文本CN 201811374028.6A公开了，利用淋涂工艺把甲壳素晶须液晶淋涂到聚乳酸膜的表面，虽然构建的复合材料具有良好的力学性能和细胞亲和性，但美中不足的是，甲壳素晶须液晶的各向异性排列极易受到环境pH值、温度和晶须浓度等因素的影响。甲壳素晶须液晶悬浮液被淋涂到聚乳酸膜的表面后，随着水分的挥发而最终失去液晶特性，使得液晶织构无法有效保留在复合膜的表面，从而无法实现对细胞的接触引导作用。因此，如何制备出稳定存在于聚乳酸材料表面的甲壳素晶须液晶，同时最大限度的保留液晶中甲壳素晶须的各向异性排列，使其发挥有益于成骨的生物学功能，是亟需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种制备甲壳素晶须液晶弹性体修饰的聚乳酸复合材料的方法。

本发明涉及的复合材料采用聚乳酸为基材，聚多巴胺作为中间层，利用交联剂对甲壳素晶须液晶进行交联得到的液晶弹性体作为修饰层，并基于浸泡-交联两步法修饰于中间层表面，使得所制备的复合材料表面的液晶弹性体具有稳定交联的甲壳素晶须液晶网络，其液晶织构也完整保留在材料表面，从而可以达到调节细胞行为并促进成骨分化的目的。

本发明另一目的在于提供一种上述甲壳素晶须液晶弹性体修饰的聚乳酸复合材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述甲壳素晶须液晶弹性体修饰的聚乳酸复合材料在骨组织修复中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种甲壳素晶须液晶弹性体修饰的聚乳酸复合材料，包括基材、中间层和修饰层，其中所述基材为聚乳酸，所述中间层为聚多巴胺，所述修饰层为利用交联剂对甲壳素晶须液晶进行交联得到的弹性体。