一种稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料、其制备方法和应用与流程

本发明属于无机非金属材料、有机生物活性高分子材料、生物医用材料领域，具体涉及一种稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料、其制备方法和应用。

背景技术：

对于临床医师来说，骨缺损的修复和重建仍是一个巨大挑战，特别是由创伤、感染、损伤或遗传畸形造成的巨大骨缺损。为了克服这一问题，许多具有骨形成活性和骨诱导能力的骨修复材料已被应用于临床。最常见骨修复材料有磷酸三钙(β-tcp)、羟磷灰石(ha)、生物活性玻璃(bg)和壳聚糖(cs)，这些材料均具有良好的生物活性和生物相容性，但其有限的骨诱导性无法满足患者骨质疏松和代谢紊乱的治疗需要。因此，用于骨缺损或骨损伤的新材料的开发和设计仍是被广泛关注的研究热点。

骨诱导性可在以下几个方面改进。首先，药物释放可提高材料的成骨诱导性能。例如，hm-zsm-5/cs/dox椭球体的成骨率可以通过dox药物的累积释放比来提高。第二，生长因子通过激活相应的信号转导和调节成骨细胞基因转录发挥成骨作用。第三，活性金属离子可以改善生物反应，包括细胞增殖、分化和骨再生。例如，m-ms/pbsu复合支架mg离子和si离子的释放可以改善生物反应，提高生物相容性和成骨。

现有文章报道，通过sr离子和多孔纳米网格结构的协同刺激，可创建一个有利于细胞生长的环境。此外，ag离子的释放速率和zno的加入都能减轻细胞毒性，还能提供固有的细菌抗性和良好的成骨能力，及快速的骨融合。但是zn、mg、ag等活性金属离子目前尚不满足骨缺损的临床需要。因此，迫切需要开发一种新型骨材料，不仅具有良好的生物相容性，还具有良好的骨诱导性能。

近年来，稀土元素受到广泛关注。人体内也发现了微量的稀土元素，在细胞分化、代谢和组织再生中发挥着重要作用。发光稀土纳米颗粒由于其优良的物理化学性质，如生物医学显像剂、药物载体和生物标记物等，在纳米医学中得到越来越多的应用。氧化铈纳米粒子，作为催化剂，具有惊人的药理潜力，因为它们的抗氧化特性来源于ceo2中ce³⁺离子。研究同时表明，氧化铈纳米颗粒对细胞是无毒。

基于稀土的复合材料的医学治疗应用已被广泛研究，包括肾病和糖尿病，同时也研究了稀土对人类的毒性。当用于控制高磷血症时，laco3可以通过增加血清小苏打浓度来帮助纠正轻度代谢性酸中毒。研究表明la(no3)3，la(dpp)3和la(xt)没有发现显著的肝或肾毒性。la(co3)可延迟血管钙化的持续时间。还有少量研究表明稀土复合材料具有治疗肿瘤的效果，镧-配合纳米颗粒已被用作治疗癌症的有效x射线放射治疗药物。氯化镧可以通过上调凋亡相关基因来抑制肿瘤细胞增殖和诱导凋亡，与此同时，还可以通过改变细胞周期调节凋亡蛋白在体内和体外的表达。迄今为止，以la等稀土金属为基础的支架很少用于生物材料中，它们在成骨中的作用尚不清楚。

本发明提供一种基于稀土的生物活性高分子复合材料，该复合材料不仅具有良好的生物相容性，还可通过释放的稀土离子激活相关通路迅速促进骨生成，还具有加速细胞增值和分化等作用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料，该复合材料呈现三维贯通的多孔道结构，具有较高的孔隙率和贯通性，良好的生物活性、生物相容性、生物降解性、力学和机械性能，促进细胞粘附和生长，促成骨和骨诱导性，临床应用前景广阔。

本发明还提供一种稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料的制备方法，该方法简单易操作，生产成本低，生产周期短，可操作性强，几乎无废弃物或污染物产生，环境友好。

本发明的技术方案为，一种稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料，由生物活性高分子材料掺杂稀土磷酸盐颗粒的片状结构相互粘连形成三维贯通的多孔道结构，稀土磷酸盐颗粒均匀分布在片状结构的表面及内部。生物活性高分子材料掺杂稀土磷酸盐颗粒的片状结构形成多孔道结构的孔壁，附着在片状结构表面的稀土磷酸盐颗粒表面包裹生物活性高分子材料。三维贯通的多孔道结构的微孔的大小及分布均匀。

所述三维贯通的多孔道结构的孔径为10～200μm，优选为50～100μm；孔隙率85％～95％。

所述生物活性高分子材料选自壳聚糖、胶原蛋白、聚乙烯吡咯烷酮、聚羟基丁酸酯和聚己内酯中任意一种或者组合。

所述稀土磷酸盐包括磷酸镧、磷酸铈、磷酸钆、磷酸镱、磷酸铕或磷酸钐，其粒径为50nm～5μm。

稀土磷酸盐与生物活性高分子材料的质量比为1：0.5～5，优选为1：0.5～2，更优选为1：1。

上述稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料的制备方法，步骤包括：

(1)将稀土磷酸盐与含酸的生物活性高分子材料溶液混匀后，冷冻干燥，制得稀土磷酸盐前驱体/生物活性高分子复合材料。

(2)将稀土磷酸盐前驱体/生物活性高分子材料置于碱液中浸泡，洗涤至中性后，冷冻干燥，制得稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料。碱液浸泡既可中和稀土磷酸盐前驱体/生物活性高分子材料中的酸，又可促进生物活性高分子材料沉积。

为制备一定形状，步骤(1)具体为，稀土磷酸盐与含酸的生物活性高分子材料溶液混匀后，置入模具，再冷冻干燥。

步骤(1)中，稀土磷酸盐与生物活性高分子材料的用量比为1：0.5～5，优选为1：0.5～2，更优选为1：1；生物活性高分子材料的浓度为0.005g/l～饱和溶液，优选为10g/l～饱和溶液，进一步优选为20g/l～40g/l；作为优选方案，为40g/l；含有体积分数为0.2％～5％的酸，具体的，有机酸的体积分数为0.5％～5％，优选为2％；无机酸的体积分数为0.2％～1％，优选为0.5％。

所述酸包括有机酸和无机酸，有机酸包括乙酸、甲酸、丙酸、草酸或者枸椽酸等，优选为乙酸；无机酸包括盐酸、硫酸、硫酸或者磷酸等，优选为盐酸。

步骤(1)，在-85℃～0℃、1～50pa下冷冻干燥30min～700h。冷冻干燥的温度优选为-85℃～-60℃，更优选为-80℃；冷冻干燥的真空度优选为1～10pa，更优选为1～2pa；冷冻干燥的时间优选为24～120h，更优选为48h。

步骤(1)，含酸的生物活性高分子材料溶液的制备方法包括：将生物活性高分子材料加入含酸溶剂中，混匀即得。

含酸的生物活性高分子材料溶液中，酸的体积分数为0.2％～5％，具体的，有机酸的体积分数为0.5％～5％，优选为2％；无机酸的体积分数为0.2％～1％，优选为0.5％。

所述酸包括有机酸和无机酸，有机酸包括乙酸、甲酸、丙酸、草酸或者枸椽酸等，优选为乙酸；无机酸包括盐酸、硫酸、硫酸或者磷酸等，优选为盐酸。

含酸的生物活性高分子材料溶液中，生物活性高分子材料的浓度为0.005g/l～饱和溶液，优选为10g/l～饱和溶液，进一步优选为20g/l～40g/l；作为优选方案，为40g/l。

所述溶剂选自水、醇类或者酯类中任意一种或者组合，醇类包括乙醇、甲醇或者丙醇，优选为乙醇；酯类包括甘油或者乙酸乙酯，优选为乙酸乙脂。

步骤(1)，稀土磷酸盐的制备方法，步骤包括：

a.在10℃～60℃、搅拌条件下，向ph＝7～12的可溶性磷酸盐溶液中加入可溶性三价稀土盐或者可溶性三价稀土盐溶液并混匀；

b.混匀后，先于70℃～90℃搅拌0.5～2h，后于10℃～60℃搅拌24～48h，过滤并洗涤得中性沉淀；

c.中性沉淀先于50℃～90℃干燥3～30h，后于500℃～1000℃煅烧2～6h，制得稀土磷酸盐。

步骤a，ph＝7～12的可溶性磷酸盐溶液的制备方法包括：将可溶性磷酸盐溶于水中，并加氨水调节ph＝7～12。

步骤a，可溶性三价稀土盐溶液的制备方法包括：将可溶性三价稀土盐溶于水中制得。

步骤a，可溶性磷酸盐包括磷酸二氢盐、磷酸氢盐或者正磷酸盐，优选为磷酸氢盐。可溶性三价稀土盐包括三价镧盐、三价铈盐、三价钆盐、三价镱盐、三价铕盐或三价钐盐。

步骤a，可溶性磷酸盐溶液的ph优选为11～11.5。

步骤a优选方案为，在20℃～40℃、搅拌条件下，向ph＝7～12的可溶性磷酸盐溶液中加入可溶性三价稀土盐或者可溶性三价稀土盐溶液并混匀。

步骤a，可溶性三价稀土盐或者可溶性三价稀土盐溶液缓慢加入可溶性磷酸盐溶液中，具体地，可溶性三价稀土盐溶液滴加至可溶性磷酸盐溶液中。

步骤a的混匀体系中，三价稀土离子与磷酸根的摩尔比1：0.5～5，优选为1：1；三价稀土离子的浓度为0.05～0.1mol/l，优选为0.06～0.07mol/l。

步骤b，先搅拌的温度优选为90℃，先搅拌的时间优选为1h；后搅拌的温度优选为20℃～40℃，后搅拌的时间优选为24～36h。作为优选方案，先于90℃搅拌1h，后于40℃搅拌24h。

步骤c，先干燥的温度优选为80℃～90℃，先干燥的时间为5～6h；后煅烧的温度优选为800℃～1000℃，后煅烧的时间优选为3～4h。作为优选方案，先于90℃干燥5～6h，后于1000℃煅烧3h。

步骤c制得的稀土磷酸盐粒径50nm～5μm。

步骤(2)，碱液浓度为0.05～0.2mol/l，优选为0.05～0.1mol/l；碱液中所含碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸铵和碳酸氢钾中任意一种或组合，优选为氢氧化钠或氢氧化钾与碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸铵和碳酸氢钾中任意一种的组合。

步骤(2)，20℃～50℃条件下碱液浸泡4～48h，碱液浸泡的温度优选为30℃～40℃，更优选为30℃；碱液浸泡的时间优选为24h；碱液浸泡的压力为常压～2mpa。

步骤(2)，用去离子水洗涤至ph≈7.0。

步骤(2)，在-85℃～0℃、1～50pa下冷冻干燥30min～700h。冷冻干燥的温度优选为-85℃～-60℃，更优选为-80℃；冷冻干燥的真空度优选为1～10pa，更优选为1～2pa；冷冻干燥的时间优选为24～120h，更优选为48h。

通过上述方法制备的稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料，具有微孔的大小和分布均匀的三维贯通的多孔道结构，较高的孔隙率和贯通性，良好的生物相容性、力学和机械性能，改善与骨缺损组织的接触性能；良好的生物降解性，使稀土离子随生物降解释放，提高细胞活性，促进细胞生长和粘附；良好的促成骨性和骨诱导性，改善骨再生能力，对骨缺损部位的修复具有一定的增强与促进作用，适用于制备骨修复材料。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明制备的稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料，具有三维贯通的多孔道结构，孔隙率高，孔径大，利于细胞粘附、铺展和生长，及向骨组织的转化，提高骨组织修复活性。

(2)本发明制备的稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料，不仅具有良好的力学和机械性能，还具有良好的生物活性、生物相容性、生物降解性及低免疫原性，是一种优良的骨修复材料。

(3)本发明稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔复合材料，以可溶性稀土盐、可溶性磷酸盐和生物活性高分子材料作为原料，采用冷冻干燥法，不仅原料价廉易得，且制备工艺简单、成本投入低、可操作性强、周期短，几乎无废弃物产生，是一种既经济又环境友好型的合成方法。

附图说明

图1为实施例1制备的磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架sem图。

图2为壳聚糖(a)、磷酸镧颗粒(b)、实施例1制备的磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架(c)的xrd图。

图3为壳聚糖(a)、磷酸镧颗粒(b)、实施例1制备的磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架(c)firt图。

图4为β相磷酸钙/壳聚糖支架(β－tcp/cs，a和c)、实施例1制备的磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架(lapo4/cs，b和d)的细胞粘附sem图，c为a中e部位放大图，d为b中f部位放大图。

图5为实施例1制备的磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架在模拟体液中的镧离子释放曲线图。

图6为β相磷酸钙/壳聚糖支架(β－tcp/cs，a和c)、实施例5制备的磷酸钆/壳聚糖三维多孔支架(gdpo4/cs，b和d)的颅骨缺损修复micro-ct图。

图7为β相磷酸钙/壳聚糖支架(β－tcp/cs，a和c)、实施例5制备的磷酸钆/壳聚糖三维多孔支架(gdpo4/cs，b和d)的骨组织形态学染色图，c为a中e部位放大图，d为b中f部位放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步示例性地详细说明本发明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

实施例1

(1)将2.9877gla(no3)3·6h2o和0.9112g(nh4)2hpo4分别溶于100ml去离子水中，制备la(no3)3水溶液和(nh4)2hpo4水溶液。

(2)向(nh4)2hpo4水溶液中加入nh3·h2o调ph至11.5，然后将(nh4)2hpo4水溶液放入20℃油浴锅进行机械搅拌的同时滴加la(no3)3水溶液，滴加完毕后，于90℃下搅拌1h，再在20℃搅拌24h，过滤并洗涤得中性沉淀，50℃干燥12h后，500℃煅烧6h，制得磷酸镧(lapo4)粉末，粒径为50nm～5μm。

(3)取100ml体积分数为1％的乙酸溶液，加入4.0g壳聚糖，搅拌使壳聚糖完全溶解至清亮透明。

(4)取4.0g磷酸镧粉末加入步骤(3)制备的壳聚糖溶液中，磁力搅拌均匀，得到磷酸镧前驱体/壳聚糖浆料。

(5)将步骤(4)制得的磷酸镧前驱体/壳聚糖浆料转移至12mm×18mm(直径×高度)模具中，于-80℃、1～2pa条件下冷冻干燥48h，即得到初步成型的磷酸镧前驱体/壳聚糖三维多孔支架。

(6)将初步成型的磷酸镧前驱体/壳聚糖三维多孔支架转移至浓度为0.2mol/l的naoh溶液中，20℃反应1天后取出，用去离子水清洗至ph≈7.0，冷冻干燥(冷冻干燥条件同步骤(5))，将磷酸镧前驱体/壳聚糖三维多孔支架转化成磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架，孔径为10～200μm，孔隙率85％～95％。

本实施例制得的磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架的扫描电镜图如图1所示，以壳聚糖掺杂磷酸镧(lapo4)颗粒的片状结构为孔壁，相互粘连成三维贯通的多孔道结构，磷酸镧(lapo4)颗粒均匀分布在片状结构表面和内部，附着在片状结构表面的磷酸镧(lapo4)颗粒表面包裹壳聚糖。三维贯通的多孔道结构的微孔的大小及分布均匀。

壳聚糖(a)、磷酸镧颗粒(b)、本实施例制备的磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架(c)的xrd图如图2所示，磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架无杂质峰，且同时具有壳聚糖和磷酸镧的特征峰。

壳聚糖(a)、磷酸镧颗粒(b)、本实施例制备的磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架(c)的ftir图如图3所示，磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架同时具有壳聚糖和磷酸镧的特征峰，并在993cm^-1处出现了磷酸根的吸收特征峰。

由图2和图3可知，本发明方法已制备出由磷酸镧和壳聚糖作为组分的三维多孔支架。

β相磷酸钙/壳聚糖(β－tcp/cs)支架和本实施例制备的磷酸镧/壳聚糖(lapo4/cs)三维多孔支架的细胞粘附图如图4所示，图4中，a和c为β相磷酸钙/壳聚糖支架的细胞粘附图，c为a中e部位放大图；b和d为磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架的细胞粘附图，d为b中f部位放大图。由图4可知，相较于β相磷酸钙/壳聚糖支架，细胞在磷酸镧/壳聚糖三维多孔支架表面铺展状态良好，生物活性保持完好，具有良好的生物兼容性。

37℃条件下，分别于6h、12h、24h、48h、72h、96h、120h测定本实施例制备的磷酸镧/壳聚糖(lapo4/cs)三维多孔支架内所含镧离子在模拟体液中的浓度，得到磷酸镧/壳聚糖(lapo4/cs)三维多孔支架的镧离子释放曲线图，如图5所示，镧离子在模拟体液中缓慢释放，归因于镧离子表面附着的壳聚糖的缓慢降解，其在模拟体液中释放的有效浓度为0.6μmol。

实施例2

(1)将2.9877gla(no3)3·6h2o和0.9112g(nh4)2hpo4分别溶于100ml去离子水中，制备la(no3)3水溶液和(nh4)2hpo4水溶液。

(2)向(nh4)2hpo4水溶液中加入nh3·h2o调ph至11，将(nh4)2hpo4水溶液放入20℃油浴锅进行机械搅拌的同时滴加la(no3)3水溶液，滴加完毕后，于70℃下搅拌1h，再在20℃搅拌24h，过滤并洗涤得中性沉淀，90℃干燥5h，1000℃煅烧6h，制得磷酸镧(lapo4)粉末，粒径为50nm～5μm。

(3)取100ml体积分数为4％的乙酸溶液，加入2.0g胶原蛋白，搅拌使胶原蛋白完全溶解至清亮透明。

(4)取4.0g磷酸镧粉末加入步骤(3)制备的胶原蛋白溶液中，磁力搅拌均匀，得到磷酸镧前驱体/胶原蛋白浆料。

(5)将磷酸镧前驱体/胶原蛋白浆料转移至12mm×18mm(直径×高度)模具中，于-60℃、1～2pa条件下冷冻干燥72h，即得到初步成型的磷酸镧前驱体/胶原蛋白三维多孔支架。

(6)将初步成型的磷酸镧前驱体/胶原蛋白三维多孔支架转移至浓度为0.2mol/l的na2co3溶液中，30℃反应1天后取出，用去离子水清洗至ph≈7.0，冷冻干燥(冷冻干燥条件同步骤(5))，将磷酸镧前驱体/胶原蛋白三维多孔支架转化成磷酸镧/胶原蛋白三维多孔支架，孔径为10～200μm，孔隙率85％～95％。

本实施例制备的磷酸镧/胶原蛋白三维多孔支架的扫描电镜图显示的结构同实施例1相似，以胶原蛋白掺杂磷酸镧(lapo4)颗粒的片状结构为孔壁，相互粘连成三维贯通的多孔道结构，磷酸镧(lapo4)颗粒均匀分布在片状结构表面和内部，附着在片状结构表面的磷酸镧(lapo4)颗粒表面包裹胶原蛋白。三维贯通的多孔道结构的微孔的大小及分布均匀。

本实施例制备的磷酸镧/胶原蛋白三维多孔支架的xrd图和ftir图显示的结果与实施例1相似，已制备出由磷酸镧和胶原蛋白作为组分的三维多孔支架。

本实施例制备的磷酸镧/胶原蛋白三维多孔支架的细胞粘附结果与实施例1相似，细胞铺展状态良好，具有良好的生物兼容性。

实施例3

(1)将2.9961gce(no3)3·6h2o和0.9112g(nh4)2hpo4分别溶于100ml去离子水中，制备ce(no3)3水溶液和(nh4)2hpo4水溶液。

(2)向(nh4)2hpo4水溶液中加入nh3·h2o调ph至11，将(nh4)2hpo4水溶液放入40℃油浴锅中进行机械搅拌的同时滴加ce(no3)3水溶液，滴加完毕后，于90℃下搅拌2h，再在40℃搅拌24h，过滤并洗涤得中性沉淀，90℃干燥5h，1000℃煅烧3h，制得磷酸铈(cepo4)粉末，粒径为50nm～5μm。

(3)取100ml体积分数为0.5％的盐酸溶液，加入4.0g胶原蛋白，不断搅拌使胶原蛋白完全溶解至清亮透明。

(4)取2.0g磷酸铈粉末加入胶原蛋白溶液中，磁力搅拌均匀，得到磷酸铈前驱体/胶原蛋白浆料。

(5)将磷酸铈前驱体/胶原蛋白浆料转移至12mm×18mm(直径×高度)模具中，于-60℃、1～2pa条件下冷冻干燥24h，即得到初步成型的磷酸铈前驱体/胶原蛋白三维多孔支架。

(6)将初步成型的磷酸铈前驱体/胶原蛋白三维多孔支架转移至浓度为0.05mol/l的naoh溶液中，30℃反应1天后取出，用去离子水清洗至ph≈7.0，冷冻干燥(冷冻干燥条件同步骤(5))，将磷酸铈前驱体/胶原蛋白三维多孔支架转化成磷酸铈/胶原蛋白三维多孔支架，孔径为10～200μm，孔隙率85％～95％。

本实施例制备的磷酸铈/胶原蛋白三维多孔支架的扫描电镜图显示的结构同实施例1相似，以胶原蛋白掺杂磷酸铈(cepo4)颗粒的片状结构为孔壁，相互粘连成三维贯通的多孔道结构，磷酸铈(cepo4)颗粒均匀分布在片状结构的表面和内部，附着在片状结构表面的磷酸铈(cepo4)颗粒表面包裹胶原蛋白。三维贯通的多孔道结构的微孔的大小及分布均匀。

本实施例制备的磷酸铈/胶原蛋白三维多孔支架的xrd图和ftir图显示的结果与实施例1相似，已制备出由磷酸铈和胶原蛋白作为组分的三维多孔支架。

本实施例制备的磷酸铈/胶原蛋白三维多孔支架的细胞粘附结果与实施例1相似，细胞铺展状态良好，具有良好的生物兼容性。

实施例4

(1)将2.9961gce(no3)3·6h2o和0.9112g(nh4)2hpo4分别溶于100ml去离子水中，制备ce(no3)3水溶液和(nh4)2hpo4水溶液。

(2)向(nh4)2hpo4水溶液中加入nh3·h2o调ph至11.5，将(nh4)2hpo4水溶液放入20℃油浴锅中进行机械搅拌的同时滴加ce(no3)3水溶液，滴加完毕后，于90℃下搅拌1h，再在20℃搅拌24h，过滤并洗涤得中性沉淀，60℃干燥24h，500℃煅烧6h，制得磷酸铈(cepo4)粉末，粒径为50nm～5μm。

(3)取100ml体积分数为2％的乙酸溶液，加入4.0g聚羟基丁酸酯，不断搅拌使聚羟基丁酸酯溶解至清亮透明。

(4)取4.0g磷酸铈粉末加入聚羟基丁酸酯溶液中，磁力搅拌均匀，得到磷酸铈前驱体/聚羟基丁酸酯浆料。

(5)将磷酸铈前驱体/聚羟基丁酸酯浆料转移至12mm×18mm(直径×高度)模具中，于-85℃、1～2pa条件下冷冻干燥48h，即得到磷酸铈前驱体/聚羟基丁酸酯三维多孔支架。

(6)将磷酸铈前驱体/聚羟基丁酸酯三维多孔支架转移至浓度为0.1mol/l的naoh溶液中，30℃反应1天后取出，用去离子水清洗至ph≈7.0，冷冻干燥(冷冻干燥条件同步骤(5))，将磷酸铈前驱体/聚羟基丁酸酯三维多孔支架转化成磷酸铈/聚羟基丁酸酯三维多孔支架，孔径为10～200μm，孔隙率85％～95％。

本实施例制备的磷酸铈/聚羟基丁酸酯三维多孔支架的扫描电镜图显示的结构同实施例1相似，以聚羟基丁酸酯掺杂磷酸铈(cepo4)颗粒的片状结构为孔壁，相互粘连成三维贯通的多孔道结构，磷酸铈(cepo4)颗粒均匀分布在片状结构的表面和内部，附着在片状结构表面的磷酸铈(cepo4)颗粒表面包裹聚羟基丁酸酯。三维贯通的多孔道结构的微孔的大小及分布均匀。

本实施例制备的磷酸铈/聚羟基丁酸酯三维多孔支架的xrd图和ftir图显示的结果与实施例1相似，已制备出由磷酸铈和聚羟基丁酸酯作为组成成分的三维多孔支架。

本实施例制备的磷酸铈/聚羟基丁酸酯三维多孔支架的细胞粘附结果与实施例1相似，细胞铺展状态良好，具有良好的生物兼容性。

实施例5

(1)将3.11ggd(no3)3·6h2o和0.9112g(nh4)2hpo4分别溶于100ml去离子水中，制备gd(no3)3水溶液和(nh4)2hpo4水溶液。

(2)向(nh4)2hpo4水溶液中加入nh3·h2o调ph至11，将(nh4)2hpo4水溶液放入25℃油浴锅中进行机械搅拌的同时滴加gd(no3)3水溶液，滴加完毕后，于90℃下搅拌1h，再在25℃搅拌24h，过滤并洗涤得中性沉淀，90℃干燥10h，1000℃煅烧3h，制得磷酸钆(gdpo4)粉末，粒径为50nm～5μm。

(3)取100ml体积分数为1％的乙酸溶液，加入4.0g壳聚糖，不断搅拌使壳聚糖溶解至清亮透明。

(4)取4.0g磷酸钆粉末加入壳聚糖溶液中，磁力搅拌均匀，得到磷酸钆前驱体/壳聚糖浆料。

(5)将磷酸钆前驱体/壳聚糖浆料转移至12mm×18mm(直径×高度)模具中，于-60℃、1～2pa条件下冷冻干燥48h，即得到初步成型的磷酸钆前驱体/壳聚糖三维多孔支架。

(6)将初步成型的磷酸钆前驱体/壳聚糖三维多孔支架转移至浓度为0.05mol/l的na2co3溶液中，30℃反应1天后取出，用去离子水清洗至ph≈7.0，冷冻干燥(冷冻干燥条件同步骤(5))，将磷酸钆前驱体/壳聚糖三维多孔支架转化成磷酸钆/壳聚糖三维多孔支架，孔径为10～200μm，孔隙率85％～95％。

本实施例制备的磷酸钆/壳聚糖三维多孔支架的扫描电镜图显示的结构同实施例1相似，以壳聚糖掺杂磷酸钆(gdpo4)颗粒的片状结构为孔壁，相互粘连成三维贯通的多孔道结构，磷酸钆(gdpo4)颗粒均匀分布在片状结构的表面和内部，附着在片状结构表面的磷酸钆(gdpo4)颗粒表面包裹壳聚糖。三维贯通的多孔道结构的微孔的大小及分布均匀。

本实施例制备的磷酸钆/壳聚糖三维多孔支架的xrd图和ftir图显示的结果与实施例1相似，已制备出由磷酸钆和壳聚糖作为组成成分的三维多孔支架。

本实施例制备的磷酸钆/壳聚糖三维多孔支架的细胞粘附结果与实施例1相似，细胞铺展状态良好，具有良好的生物兼容性。

β相磷酸钙/壳聚糖(β－tcp/cs)支架和本实施例制备的磷酸钆/壳聚糖(gdpo4/cs)三维多孔支架的颅骨缺损修复x射线显微断层扫描成像(micro-ct)如图6所示。图6中，a为植入β相磷酸钙/壳聚糖支架后0周时的颅骨缺损成像，c为植入β相磷酸钙/壳聚糖支架后12周时的颅骨缺损成像，b为植入磷酸钆/壳聚糖(gdpo4/cs)三维多孔支架后0周时的颅骨缺损成像，d为植入磷酸钆/壳聚糖(gdpo4/cs)三维多孔支架后12周时的颅骨缺损成像。

由图6可以看出，较β相磷酸钙/壳聚糖支架，植入本实施例制备的磷酸钆/壳聚糖(gdpo4/cs)三维多孔支架后，颅骨缺损修复面积显著增加，本实施例制备的磷酸钆/壳聚糖(gdpo4/cs)三维多孔支架具有明显的促成骨作用。

对分别植入β相磷酸钙/壳聚糖(β－tcp/cs)支架和本实施例制备的磷酸钆/壳聚糖(gdpo4/cs)三维多孔支架修复12周的骨组织进行形态组织学染色，染色结果如图7所示。图7中，a为植入β相磷酸钙/壳聚糖支架的组织学染色图，c为a中e部位放大图；b为植入磷酸钆/壳聚糖(gdpo4/cs)三维多孔支架的组织学染色图，d为b中f部位放大图。

由图7可以看出，较β相磷酸钙/壳聚糖支架，植入本实施例制备的磷酸钆/壳聚糖(gdpo4/cs)三维多孔支架后，骨缺损修复面积显著增加，本实施例制备的磷酸钆壳聚糖(gdpo4/cs)三维多孔支架具有明显的促成骨作用。

实施例1至实施例4制备的稀土磷酸盐/生物活性高分子三维多孔支架的促成骨作用与实施例5相似，表现出明显的促成骨作用。

实施例6

(1)将3.223gyb(no3)3·6h2o和0.9112g(nh4)2hpo4分别溶于100ml去离子水中，制备yb(no3)3水溶液和(nh4)2hpo4水溶液。

(2)向(nh4)2hpo4水溶液中加入nh3·h2o调ph至11，将(nh4)2hpo4水溶液放入25℃油浴锅中进行机械搅拌的同时滴加yb(no3)3水溶液，滴加完毕后，于90℃下搅拌1h，再在25℃搅拌24h，过滤并洗涤得中性沉淀，90℃干燥6h，1000℃煅烧3h，制得磷酸镱(ybpo4)粉末，粒径为50nm～5μm。

(3)取100ml体积分数为0.5％的盐酸溶液，加入4.0g聚羟基丁酸酯，不断搅拌使其溶解至清亮透明。

(4)取4.0g磷酸镱粉末加入聚羟基丁酸酯溶液中，磁力搅拌均匀，得到磷酸镱前驱体/聚羟基丁酸酯浆料。

(5)将磷酸镱前驱体/聚羟基丁酸酯浆料转移至12mm×18mm(直径×高度)模具中，于-60℃、1～2pa条件下冷冻干燥96h，即得到初步成型的磷酸镱前驱体/聚羟基丁酸酯三维多孔支架。

(6)将初步成型的磷酸镱前驱体/聚羟基丁酸酯三维多孔支架转移至浓度为0.2mol/l的naoh溶液中，30℃反应1天后，取出支架用去离子水清洗至ph≈7.0，冷冻干燥(冷冻干燥条件同步骤(5))，将磷酸镱前驱体/聚羟基丁酸酯三维多孔支架转化成磷酸镱/聚羟基丁酸酯三维多孔支架，孔径为10～200μm，孔隙率85％～95％。

本实施例制备的磷酸镱/聚羟基丁酸酯三维多孔支架的扫描电镜图显示的结构同实施例1相似，以聚羟基丁酸酯掺杂磷酸镱(ybpo4)颗粒的片状结构为孔壁，相互粘连成三维贯通的多孔道结构，磷酸镱(ybpo4)颗粒均匀分布在片状结构的表面和内部，附着在片状结构表面的磷酸镱(ybpo4)颗粒表面包裹聚羟基丁酸酯。三维贯通的多孔道结构的微孔的大小及分布均匀。

本实施例制备的磷酸镱/聚羟基丁酸酯三维多孔支架的xrd图和ftir图显示的结果与实施例1相似，已制备出由磷酸镱和聚羟基丁酸酯作为组成成分的三维多孔支架。

本实施例制备的磷酸镱/聚羟基丁酸酯三维多孔支架的细胞粘附结果与实施例1相似，细胞铺展状态良好，具有良好的生物兼容性。

本实施例制备的磷酸镱/聚羟基丁酸酯三维多孔支架的促成骨作用与实施例5相似，表现出明显的促成骨作用。

实施例7

(1)将3.063gsm(no3)3·6h2o和0.9112g(nh4)2hpo4分别溶于100ml去离子水中，制备sm(no3)3水溶液和(nh4)2hpo4水溶液。

(2)向(nh4)2hpo4水溶液中加入nh3·h2o调ph至11，将(nh4)2hpo4水溶液放入40℃油浴锅中进行机械搅拌的同时滴加sm(no3)3水溶液，滴加完毕后，于90℃下搅拌1h，再在40℃搅拌24h，过滤并洗涤得中性沉淀，60℃干燥30h，1000℃煅烧3h，制得磷酸钐(smpo4)粉末，粒径为50nm～5μm。

(3)取100ml体积分数为4％的乙酸溶液，加入2.0g聚己内酯，不断搅拌使其溶解至清亮透明。

(4)取4.0g磷酸钐粉末加入聚己内酯溶液中，磁力搅拌均匀，得到磷酸钐前驱体/聚己内酯浆料。

(5)将磷酸钐前驱体/聚己内酯浆料转移至12mm×18mm(直径×高度)模具中，于-60℃、1～2pa条件下冷冻干燥48h，即得到初步成型的磷酸钐前驱体/聚己内酯三维多孔支架。

(6)将初步成型的磷酸钐前驱体/聚己内酯三维多孔支架转移至浓度为0.05mol/l的na2co3溶液中，30℃反应1天后，取出支架用去离子水清洗至ph≈7.0，冷冻干燥(冷冻干燥条件同步骤(5))，将磷酸钐前驱体/聚己内酯三维多孔支架转化成磷酸钐/聚己内酯三维多孔支架，孔径为10～200μm，孔隙率85％～95％。

本实施例制备的磷酸钐/聚己内酯三维多孔支架的扫描电镜图显示的结构同实施例1相似，以聚己内酯掺杂磷酸钐(smpo4)颗粒的片状结构为孔壁，相互粘连成三维贯通的多孔道结构，磷酸钐(smpo4)颗粒均匀分布在片状结构的表面和内部，附着在片状结构表面的磷酸钐(smpo4)颗粒表面包裹聚己内酯。三维贯通的多孔道结构的微孔的大小及分布均匀。

本实施例制备的磷酸钐/聚己内酯三维多孔支架的xrd图和ftir图显示的结果与实施例1相似，已制备出由磷酸钐和聚己内酯作为组成成分的三维多孔支架。

本实施例制备的磷酸钐/聚己内酯三维多孔支架的细胞粘附结果与实施例1相似，细胞铺展状态良好，具有良好的生物兼容性。

本实施例制备的磷酸钐/聚己内酯三维多孔支架的促成骨作用与实施例5相似，表现出明显的促成骨作用。

实施例8

(1)将3.077geu(no3)3·6h2o和0.9112g(nh4)2hpo4分别溶于100ml去离子水中，制备eu(no3)3水溶液和(nh4)2hpo4水溶液。

(2)向(nh4)2hpo4水溶液中加入nh3·h2o调ph至11，将(nh4)2hpo4水溶液放入40℃油浴锅中进行机械搅拌的同时滴加eu(no3)3水溶液，滴加完毕后，于90℃下搅拌1h，再在40℃搅拌24h，过滤并洗涤得中性沉淀，90℃干燥5h，1000℃煅烧3h，制得磷酸铕(eupo4)粉末，粒径为50nm～5μm。

(3)取100ml体积分数为2％的乙酸溶液，加入4.0g壳聚糖，不断搅拌使其溶解至清亮透明。

(4)取4.0g磷酸铕粉末加入壳聚糖溶液中，磁力搅拌均匀，得到磷酸铕前驱体/壳聚糖浆料。

(5)将磷酸铕前驱体/壳聚糖浆料转移至12mm×18mm(直径×高度)模具中，于-60℃、1～2pa条件下冷冻干燥48h，即得到初步成型的磷酸铕前驱体/壳聚糖三维多孔支架。

(6)将初步成型的磷酸铕前驱体/壳聚糖三维多孔支架转移至浓度为0.1mol/l的naoh溶液中，30℃反应1天后取出，用去离子水清洗至ph≈7.0，冷冻干燥(冷冻干燥条件同步骤(5))，将磷酸铕前驱体/壳聚糖三维多孔支架转化成磷酸铕/壳聚糖三维多孔支架，孔径为10～200μm，孔隙率85％～95％。

本实施例制备的磷酸铕/壳聚糖三维多孔支架的扫描电镜图显示的结构同实施例1相似，以壳聚糖掺杂磷酸铕(eupo4)颗粒的片状结构为孔壁，相互粘连成三维贯通的多孔道结构，磷酸铕(eupo4)颗粒均匀分布在片状结构的表面和内部，附着在片状结构表面的磷酸铕(eupo4)颗粒表面包裹壳聚糖。三维贯通的多孔道结构的微孔的大小及分布均匀。

本实施例制备的磷酸铕/壳聚糖三维多孔支架的xrd图和ftir图显示的结果与实施例1相似，已制备出由磷酸铕和壳聚糖作为组成成分的三维多孔支架。

本实施例制备的磷酸铕/壳聚糖三维多孔支架的细胞粘附结果与实施例1相似，细胞铺展状态良好，具有良好的生物兼容性。

本实施例制备的磷酸铕/壳聚糖三维多孔支架的促成骨作用与实施例5相似，表现出明显的促成骨作用。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。