一种合成磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可作为骨修复材料使用的磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]每年因为交通事故、疾病等原因造成的骨损伤越来越多，相应骨组织修复材料的应用也越来越多。骨组织的主要成分是羟基磷灰石和胶原，骨组织的修复材料包括医用金属，生物陶瓷，医用高分子，医用复合材料。由于金属材料具有较好的强度和塑韧性，因此金属基可降解吸收材料具有重要的临床应用价值。镁是一种高强度的轻量金属，生物力学性能与人体骨最接近，可在生物环境下降解，具有较好的生物相容性，是一种极具潜力的生物医学材料。以镁为基础的磷酸镁骨水泥在骨组织修复方面应用也比较多，不仅具有良好的生物活性，而且有很高的强度。而磷酸镁铵和磷酸镁钾是磷酸镁骨水泥的主要水化产物。壳聚糖作为一种天然的生物大分子，能促进成骨细胞的粘附、增殖、分化，可降解，且降解产物无毒，具有良好的生物相容性，在生物方面的应用比较多。
【发明内容】
[0003]本发明的目的正是为了提供一种合成磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料及其制备方法和应用。本发明采用原位合成方法将磷酸镁盐和壳聚糖复合来制备磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料，所得到的生物复合材料性能良好，在骨修复材料方面有很好的应用前景。
[0004]本发明的目的可通过下述技术措施来实现:
本发明的合成磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料是由下述质量百分比的原料制备而成，其中:合成磷酸镁盐10~60%、壳聚糖(Chitosan，CS)40-90%,所述合成磷酸镁盐为磷酸镁铵(MgNH4P04.6H20)或磷酸镁钾(MgKP04.6H20);所述磷酸镁铵是由磷酸二氢铵和氯化镁按摩尔比1:1原位反应生成；所述磷酸镁钾是由磷酸二氢钾和氯化镁按摩尔比1:1原位反应生成。
[0005]本发明的方法是通过以下步骤来实现的:
(1)制备溶液A:取磷酸二氢铵或磷酸二氢钾溶于去离子水中，得到0.lmol/L的溶液
A；
(2)制备溶液B:按质量百分比称取壳聚糖，将壳聚糖溶于乙酸溶液中，得到溶液B ;
(3)制备溶液C:将氯化镁溶于去离子水中，搅拌至完全溶解，得到0.5mol/L的溶液
C；
(4)制备溶液D:将溶液A和B进行混合，搅拌均匀，得到混合溶液D ;
(5)在快速搅拌状态下，将溶液C滴入到混合溶液D中，滴加完成后，继续搅拌2小时，然后向混合溶液中加入氨水溶液调节pH值为碱性，混合溶液析出白色沉淀，继续搅拌2小时，停止搅拌，静置24小时，除去上清液，加入大量去离子水清洗3遍以上，再用无水乙醇洗1遍，过滤，烘干，粉磨，得到复合生物材料。
[0006]在本发明的方法步骤(5)中所述的pH值范围为8.5-14 ;将溶液C滴入到混合溶液D中的滴入温度为20-35度。
[0007]本发明所述合成磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料作为骨修复材料。
[0008]对本发明制得的产物分别使用扫描电镜和X射线衍射仪进行表征。由XRD结果可知，生成晶体分别为磷酸镁铵(或磷酸镁钾)，说明此原位合成方法是可行的。
[0009]壳聚糖是一种生物降解材料，降解产物无毒，对细胞有亲和性，而且具有一定的韧性和柔性。
[0010]本发明的有益效果如下:
本发明的生物复合材料具有良好的性能，可在骨组织材料方面得到应用，并且具有实验操作过程简单、原料易得的优点，壳聚糖的加入可提高复合材料的韧性，且生物相容性好，在骨修复材料方面有很好的应用前景。
【附图说明】
[0011]图1为磷酸镁铵、壳聚糖质量百分比为50:50的复合生物材料的XRD图片。
[0012]图2为磷酸镁钾、壳聚糖质量百分比为50:50的复合生物材料的XRD图片。
[0013]图3为磷酸镁铵、壳聚糖质量百分比为50:50的复合生物材料的SEM照片。
[0014]图4为磷酸镁铵、壳聚糖质量百分比为50:50的复合生物材料的EDS图片。
[0015]图5为磷酸镁钾、壳聚糖质量百分比为50:50的复合生物材料的SEM照片。
[0016]图6为磷酸镁钾、壳聚糖质量百分比为50:50的复合生物材料的EDS照片。
【具体实施方式】
[0017]本发明将结合实施例作进一步描述:
本发明的合成磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料是由下述质量百分比的原料制备而成，其中:合成磷酸镁盐10~60%、壳聚糖(Chitosan，CS)40-90%,所述合成磷酸镁盐为磷酸镁铵(MgNH4P04.6H20)或磷酸镁钾(MgKP04.6H20);所述磷酸镁铵是由磷酸二氢铵和氯化镁按摩尔比1:1原位反应生成；所述磷酸镁钾是由磷酸二氢钾和氯化镁按摩尔比1:1原位反应生成。
[0018]在本发明的方法步骤(5)中所述的pH值范围为8.5-14 ;将溶液C滴入到混合溶液D中的滴入温度为20~35度。以下实施例不再赘述。
[0019]实施例1
(1)制备溶液A:将5.7515g磷酸二氢铵溶于500ml去离子水中，溶解得到0.lmol/L的溶液A ;
(2)制备溶液B:根据磷酸二氢铵与氯化镁按摩尔比1:1反应生成产物磷酸镁铵的质量，计算壳聚糖的用量，按磷酸镁铵(MgNH4P04.6Η20) 10%和壳聚糖(Chitosan，CS) 90%的质量百分比，称取110.25g壳聚糖(CS)，用乙酸完全溶解壳聚糖，得到溶液B ;
(3)制备溶液C:将10.165g氯化镁(MgCl2.6H20)溶于100 ml去离子水，搅拌至完全溶解，得到0.5mol/L的溶液C ;
(4)制备溶液D:将A溶液和B溶液进行混合，搅拌均匀得到溶液D; (5 )在快速搅拌状态下，将氯化镁溶液(C溶液)逐滴滴入混合溶液D中，滴加完成后继续搅拌2小时，然后向混合溶液中加入氨水溶液调节pH值大于8.5，混合溶液析出白色沉淀，继续搅拌2小时，停止搅拌，静置24小时；除去上清液，加入大量去离子水清洗3遍以上，然后使用无水乙醇清洗1遍，过滤，烘干，粉磨，得到MgNH4P04.6H20、CS复合生物材料。
[0020]实施例2
本实施例的具体步骤与实施例1相同，不同之处在于:按磷酸镁铵(MgNH4P04.6Η20)20%和壳聚糖(Chitosan，CS) 80%的质量百分比，称取49g壳聚糖(CS)。
[0021]实施例3
本实施例的具体步骤与实施例1相同，不同之处在于:按磷酸镁铵(MgNH4P04.6Η20)30%和壳聚糖(Chitosan，CS) 70%的质量百分比，称取28.58g壳聚糖(CS)。
[0022]实施例4
本实施例的具体步骤与实施例1相同，不同之处在于:按磷酸镁铵(MgNH4P04.6Η20)40%和壳聚糖(Chitosan，CS) 60%的质量百分比，称取18.375g壳聚糖(CS)。
[0023]实施例5
本实施例的具体步骤与实施例1相同，不同之处在于:按磷酸镁铵(MgNH4P04.6H20)50%和壳聚糖(Chitosan，CS) 50%的质量百分比，称取12.25g壳聚糖(CS)。
[0024]实施例6
本实施例的具体步骤与实施例1相同，不同之处在于:按磷酸镁铵(MgNH4P04.6Η20)60%和壳聚糖(Chitosan，CS) 40%的质量百分比，称取8.17g壳聚糖(CS)。
[0025]实施例7
(1)制备溶液A:将6.8045g磷酸二氢钾溶于500ml去离子水中，得到0.lmol/L的溶液A ；
(2)制备溶液B:根据磷酸二氢钾与氯化镁按摩尔比1:1反应生成产物磷酸镁钾的质量，计算壳聚糖的用量，按磷酸镁钾和壳聚糖的质量百分比50: 50，称取13.3g壳聚糖(CS)，将壳聚糖溶于乙酸溶液中，得到溶液B。
[0026](3)制备溶液C:将10.165g氯化镁溶于100 ml去离子水完全溶解，得到0.5mol/L的溶液C。
[0027](4)制备溶液D:将溶液A和溶液B进行混合，搅拌均匀，得到混合溶液D。
[0028](5)在快速搅拌状态下，将溶液C缓慢滴入混合溶液D中，滴定完成后继续搅拌2小时，然后向混合溶液中加入氨水溶液调节混合溶液pH值大于8.5小时，继续搅拌2小时，停止搅拌，静置24小时；除去上清液，使用大量去离子水清洗3遍以上，然后使用无水乙醇清洗1遍，过滤，烘干，粉磨，得到KMgP04.6H20、CS复合生物材料。
【主权项】
1.一种合成磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料，其特征在于:它是由下述质量百分比的原料制备而成，其中:合成磷酸镁盐10~60%、壳聚糖40~90%，所述合成磷酸镁盐为磷酸镁铵或磷酸镁钾；所述磷酸镁铵是由磷酸二氢铵和氯化镁按摩尔比1:1原位反应生成；所述磷酸镁钾是由磷酸二氢钾和氯化镁按摩尔比1:1原位反应生成。2.一种用于制备权利要求1所述合成磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料的方法，其特征在于:所述方法是通过以下步骤来实现的: (1)制备溶液A:取磷酸二氢铵或磷酸二氢钾溶于去离子水中，得到0.lmol/L的溶液A； (2)制备溶液B:按质量百分比称取壳聚糖，将壳聚糖溶于乙酸溶液中，得到溶液B ; (3)制备溶液C:将氯化镁溶于去离子水中，搅拌至完全溶解，得到0.5mol/L的溶液C； (4)制备溶液D:将溶液A和B进行混合，搅拌均匀，得到混合溶液D ; (5)在快速搅拌状态下，将溶液C滴入到混合溶液D中，滴加完成后，继续搅拌2小时，然后向混合溶液中加入氨水溶液调节pH值为碱性，混合溶液析出白色沉淀，继续搅拌2小时，停止搅拌，静置24小时，除去上清液，加入大量去离子水清洗3遍以上，再用无水乙醇洗1遍，过滤，烘干，粉磨，得到复合生物材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:步骤(5)中所述的pH值范围为8.5-14 ;将溶液C滴入到混合溶液D中的滴入温度为20~35度。4.一种权利要求1所述的合成磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料的应用，其特征在于:所述合成磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料作为骨修复材料。
【专利摘要】本发明公开一种合成磷酸镁盐、壳聚糖复合生物材料及其制备方法和应用，它包括下述质量百分比的原料制备而成，其中：合成磷酸镁盐10~60%、壳聚糖40~90%，所述合成磷酸镁盐为磷酸镁铵或磷酸镁钾；所述磷酸镁铵是由磷酸二氢铵和氯化镁按摩尔比1:1原位反应生成；所述磷酸镁钾是由磷酸二氢钾和氯化镁按摩尔比1:1原位反应生成。本发明采用原位合成方法，分别在磷酸二氢铵（或磷酸二氢钾）、壳聚糖混合溶液中滴加氯化镁溶液制备磷酸镁铵（或磷酸镁钾）、壳聚糖复合生物材料。本发明制备的磷酸镁铵（或磷酸镁钾）、壳聚糖复合生物材料，制备方法比较简单，所得到的生物复合材料性能良好，在骨修复材料方面有很好的应用前景。
【IPC分类】C08L5/08, C08K3/32, A61L27/20, A61L27/12, A61L27/50
【公开号】CN105295117
【申请号】CN201510835250
【发明人】廖建国, 李艳群, 谢玉芬, 刘静贤, 段星泽, 张永祥, 关夏莉, 朱江南
【申请人】河南理工大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月26日