[发明专利]一种高强度和低溶胀率几丁质/SiC复合骨钉的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度和低溶胀率几丁质/SiC复合骨棒的制备方法，属于高分子材料领域，其包括以下步骤：将NaOH/尿素混合溶液与SiC混合，得到第一混合液，将第一混合液与几丁质混合，得到第二混合液；将第二混合液冷冻处理，解冻后得到几丁质/SiC混合溶液；加入交联剂并搅拌均匀，然后将几丁质/SiC/环氧氯丙烷混合溶液离心处理后，倒入试管中进行交联制得几丁质/SiC复合水凝胶；洗净后复合水凝胶进行溶剂置换，然后在室温下干燥，即可制得几丁质/SiC复合棒材，所得复合棒材经简单机械加工后即可制得几丁质/SiC复合骨钉。该制备方法操作简单、工艺稳定、无毒无污染，适合大批量的工业化生产。本发明提供了用该方法制得的几丁质/SiC复合骨钉，其具有超高压缩强度和低溶胀率，兼具良好的生物相容性及可降解性。

技术领域

本发明属于天然高分子材料可再生资源领域，特别涉及一种高强度和低溶胀率几丁质/SiC复合骨钉的制备方法。

背景技术

在早期的骨骼修复领域，金属材料因为其具有良好的抗拉强度以及韧性，所以是最早被应用的生物材料，并且特别适合用于机体硬组织的缺损修复。不锈钢价格低廉并且机械性能好，目前临床应用十分广泛，但其抗腐蚀性能差是主要弊端也是主要的问题所在。金属及不锈钢材料植入人体后会磨损或腐蚀，产生有害物质，不适合长期植入和修复大面积骨损伤，待骨缺损修复完成后需要经过二次手术取出。值得注意的是，几丁质可以在动物体内通过溶菌酶破坏糖苷键，转化成安全的N-乙酰葡糖胺及D-葡糖胺单体，并最终被代谢掉。几丁质在体内降解速率随着乙酰度的降低而减慢，几丁质高度脱乙酰后得到的壳聚糖在体内需要1-2年完全降解，因而几丁质的体内降解性具有可控性。综上所述，基于几丁质良好的生物相容性和生物可降解性，研制出新型的几丁质基骨棒材料，可实现其在人体中促进骨缺损修复以及在酶的作用下的可控，将避免了二次手术的痛苦。

然而，目前由于纯几丁质骨钉强度较低以及在体内溶胀率过大使其应用受限，因而，亟需开发出具有良好生物相容性、生物可降解性且具有高强度以及低溶胀率的几丁质基骨钉材料。碳化硅是一种碳素生物材料，为生物惰性材料。研究表明碳化硅不仅具有良好的生物相容性，且在研究碳化硅的晶体结构、比表面积、晶粒度等前提下证明了碳化硅的无细胞毒性。并且研究表明碳化硅材料的生物性能符合生物安全性、生物功能性。目前已经研究出来的碳基生物材料有很多，包括碳纤维 、碳基复合材料 、活性碳及其纤维以及金刚石等等，由于其生物安全性和生物可降解性在生物医学工程领域被广泛应用（Journal OfInorganic Materials，2010， 25，211-215）。碳化硅由于其特殊的结构，使其具有良好的力学性能，有望与几丁质复合可以弥补几丁质原本力学性能不够强的缺点，同时降低其溶胀率。

发明内容

本发明提供了一种高强度和低溶胀率几丁质/SiC复合骨钉的制备方法，以解决现有技术中的问题。该方法操作简单，工艺稳定，易于制备几丁质/SiC纳米复合骨钉。

本发明的另一目的在于提供一种新型几丁质/SiC复合骨钉，该新型几丁质/SiC复合骨钉具有高强度和低溶胀率，兼具良好的生物相容性及可降解性。

本发明为了解决现有技术的问题，提出一种新型几丁质/SiC纳米复合骨钉的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将碱性溶液、SiC和几丁质混合后得到混合溶液，将所述混合溶液在-36~-32℃下冷冻8~24h，然后移至室温下解冻，得到几丁质/SiC混合溶液；

（2）将所述几丁质/SiC混合溶液与交联剂搅拌混合均匀，然后进行离心处理10~30min，离心转速为7200 r/min，离心后进行交联反应6~24 h得到几丁质/SiC复合水凝胶；

（3）将所述几丁质/SiC复合水凝胶进行溶剂置换，并在室温下干燥后得到几丁质/SiC复合棒材，棒材经过简单机械加工后获得几丁质/SiC复合骨钉。

进一步地，步骤（1）中所述碱性溶液为尿素碱性溶液或硫脲碱性溶液中任意一种，碱性溶液中所述尿素或硫脲的质量分数为2~10 wt.％，碱的质量分数为6~16 wt.％，所述碱为NaOH或KOH中任意一种。