[发明专利]一种人工骨用高度取向复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种人工骨用高度取向复合材料的制备方法，包含以下步骤：将高分子聚合物加入水或溶剂中溶解制得聚合物溶液；将钙盐加入水溶液中溶解后加入非金属材质的容器中，随后加入磷酸根离子溶液中，形成固体颗粒制得纳米羟基磷灰石；将聚合物溶液与纳米羟基磷灰石混合并搅拌制得混合溶液；在混合溶液的两侧放置电极板，并将两个电极板与电源接通形成电场；混合溶液粘度增加直至半固化或固化，水洗、干燥半固化或固化物获得取向被固定的复合材料；复合材料塑形；通过在电场作用下无机液晶纳米棒状分散体空间序列按照一定方向排布，在电场作用下，真空干燥或者冷冻去除溶剂，从而实现复合材料固化已取向的纳米羟基磷灰石空间有序结构固定。

技术领域

本发明涉及医用复合材料领域，具体涉及一种人工骨用高度取向复合材料的制备方法。

背景技术

人骨主要是由胶原、骨粉和水分组成的，其中，骨粉的主要成分是羟基磷灰石晶体，羟基磷灰石拥有良好的生物相容性、生物活性、骨传导性和骨诱导性，被广泛的作为生物医学材料使用；作为植入物植入人体替代骨，例如骨钉、关节、种植牙等，不仅提供了骨骼和牙齿中的羟基磷灰石是三维有序的纳米自组装结构，而且具有高度组织化的层次结构，从而体现出的人骨力学和生物学性能极为卓越；

许多学者或技术人员在研究类骨胶原羟基磷灰石复合材料主要采用以下几种方法：把胶原材料和矿物晶体直接复合；在胶原纤维化的过程中实现矿物共沉淀；传统的溶液结晶成核生长过程，即把胶原基质材料浸泡于模拟体液中仿生矿化其中，第三种方法是在把胶原基质材料置于矿化诱导溶液(SBF或者mSBF)中发生HA的成核现象，这种方法成功地在胶原基质表面构建了随机分布的HA簇，但远远达不到胶原纤维间的矿化，并没有从真正意义上仿生骨结构；

胶原仿生骨的形成过程或者是骨的纳米结构传统胶原与羟基磷灰石复合材料通过胶原溶解与液体中制备成胶原溶液，在胶原溶液中加入钙盐离子与磷酸根离子，通过调节溶液酸碱度使混合体系开始沉淀，研磨后获得粉体，这种沉淀是随机的、无序的；羟基磷灰石在复合材料中的方向也是随机的、无序的，该复合材料各向同性的，他们的机械特性所在轴线中均是相同；

顾名思义，液晶就是液态晶体，也就是说具有结晶性的液体，物质的结晶性，是由组成物质的分子有着整齐与规则的排列，同时也具有液体的流动性与晶体的各向异性，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态，这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶，液晶具有光电效应，尤其是向列型液晶在电场作用下，可以控制光线的透过与截至；与有机液晶相比，无极液晶是各向异性的纳米颗粒分散在液相体现中形成稳定分散体，纳米羟基磷灰石具有有机液晶具有特殊的光、电效应，这些特性已在一些出版物中进一步描述和标准，所述出版物包括：

1.Junjun Tan等Acta Biomaterialia 116(2020)383–390；

2.Masanari Nakayama等ACSAppl.Mater.Interfaces2019,11,19,17759–17765；

无机液晶体系在电场作用下，无机液晶颗粒按照一定方向取向，方向统一排列，但关闭电场，无机液晶颗粒取向变为无序。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的复合材料远远达不到胶原纤维间的矿化，并没有从真正意义上仿生骨结构，本发明提供一种人工骨用高度取向复合材料的制备方法，通过在电场作用下无机液晶纳米棒状分散体空间序列按照一定方向排布，在电场作用下，真空干燥或者冷冻去除溶剂，从而实现复合材料固化已取向的纳米羟基磷灰石空间有序结构固定，具有宏观和微观的各向异性的复合材料；该复合材料可以用于骨钉、椎间融合、骨板的制作用以解决现有技术导致的缺陷。

生物医用复合材料，它是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料，材料可以为两种或两种以上高分子材料复合，也可以为高分子材料与无极材料进行复合，复合材料从而提高或改善单一生物材料的性能，此类材料主要用于修复及替换人体组织、器官或增进其功能；