专利名称：制备高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方法
技术领域：
本发明涉及制备羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方法。
背景技术：
因为人口老龄化、病变、交通事故、地震等原因，每年都有大量的骨折病 人需要进行骨折内固定手术。许多由金属和聚合物材料制备而成的生物材料用
于骨科疾病的治疗，但这些材料存在显著的缺陷，如金属材料与骨组织的机械 相容性不好，导致植入体的松动或脱位；产生应力遮挡效应，导致骨折疏松或骨 萎縮，不能在骨折部位形成骨痂，易出现二次骨折；金属离子的释放会造成过 敏反应；金属材料需二次手术取出植入物；目前临床使用的聚合物材料降解时 释放出酸性物质，引起非菌性炎症反应，并影响种子细胞或生长因子的活性和 增殖。因此，许多研究人员致力于开发天然高分子与羟基磷灰石复合的新型生 物医用材料，以满足骨科临床使用的要求。
壳聚糖是天然高分子材料的一种，具有独特的生物功能，在生物体内可被 溶菌酶降解为无毒无害的氨基葡萄糖。壳聚糖基生物材料已被广泛用于生物医 学领域，如骨组织工程材料、血管支架材料、神经导管、止血材料以及药物 传递体系等。
羟基磷灰石是天然骨中主要的无机成分，具有特殊的骨传导性、与骨结合 性好以及高抗湿性，已被用于硬组织的临床修复与重建。初生的羟基磷灰石颗 粒在生物体内具有很高的吸收率和良好的生物相容性，不仅被广泛用于整形外 科的骨移植，还被药物传递体系的控制释放。在生理环境中小尺寸有利于降解 吸收并刺激新骨生长，纳米羟基磷灰石的低结晶度意味着高的溶解速率，释放 出的C^+离子被骨组织吸收重新生成Ca-P无机矿物质，因而可以促进成骨细胞 的粘附、分化和新骨的生成。
因此，开发一种高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材，以满足骨科的临 床使用要求，具有重要的社会意义和经济价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方 法，该方法能制得高强度的羟基磷灰石/壳聚糖骨折内固定材料。
本发明的制备高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方法，其步骤如下 1)将钙盐和磷酸盐按化学计量比加入到体积分数为2%的乙酸溶液中，搅拌均匀，形成羟基磷灰石前驱体溶液；
2) 向羟基磷灰石前驱体溶液中加入壳聚糖粉末，羟基磷灰石与壳聚糖的质 量比为5 : 100 10 : 100，剧烈搅拌，形成均匀的混合溶液，静置脱泡；
3) 取少量壳聚糖溶液注入模具中先形成一层内膜，然后将步骤2)制备的 混合溶液注入模具中，再将模具放入质量分数为5°/。碱性凝固液中，凝固6 24 h， 脱模，得到羟基磷灰石/壳聚糖复合凝胶棒材，用蒸馏水洗涤复合凝胶棒材至中 性；
4) 将羟基磷灰石/壳聚糖三维复合凝胶棒材放入质量分数为0.013% 0.063% 的戊二醛水溶液中，静置交联12 24小时，用去离子水浸泡洗涤6 12 h，在 60°C 80°C下干燥，得到高强度的羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材。
上述的钙盐可以为氯化钙或硝酸钙，磷酸盐可以是磷酸二氢钠、磷酸二氢 钾或磷酸氢二钾。所说的碱性凝固液为NaOH或KOH。 本发明的有益效果在于
戊二醛可使壳聚糖分子发生交联反应，形成体型网络状结构，交联后羟基 磷灰石/壳聚糖三维复合棒材变得致密，层与层之间变得更紧密。同时，纳米羟 基磷灰石颗粒变得更加紧密，尺寸减小。戊二醛交联的羟基磷灰石/壳聚糖纳米 复合棒材的弯曲强度和弯曲模量可达178MPa、 5.2GPa，与未交联的羟基磷灰 石/壳聚糖纳米复合棒材相比分别提高了 107%、 52.9%,可满足骨折内固定的临 床使用要求。
具体实施例方式
以下结合具体实施例进一步说明本发明。 实施例1 :
1) 称取Ca(N03)2' 4H20 2.35g和NaH2P04' 2H20 0.93g，加入到400 ml体积
分数为2%的稀乙酸水溶液中，搅拌10min，形成羟基磷灰石前驱体溶液；
2) 向羟基磷灰石前驱体溶液中加入20g壳聚糖粉末，搅拌lh，得到的混 合溶液静置脱泡24 h;
3) 取少量壳聚糖溶液注入模具中先形成一层内膜，然后将步骤2)中混合 溶液注入模具中，再将注有混合溶液的模具放入质量分数为5y。的NaOH凝固液 中，凝固6h，脱模，得到羟基磷灰石/壳聚糖复合凝胶棒材，用蒸馏水洗涤复合 凝胶棒材至中性；
4) 量取0.5 ml质量分数为25%的戊二醛水溶液加入到1000 ml去离子水中， 然后将羟基磷灰石/壳聚糖复合凝胶棒材(10根)放入上述戊二醛水溶液中静置交联24 h。以去离子水浸泡交联后的壳聚糖凝胶棒材6 h，再放入温度为60°C
的烘箱中烘干，得到高强度的羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材。
力学性能测试结果
弯曲强度151 MPa
弯曲模量5.3 GPa
实施例2:
1 )称取CaCl2 2.22g和KH2P04 1.62g，加入到400 ml体积分数为2%的稀 乙酸水溶液中，搅拌10min，形成羟基磷灰石前驱体溶液；
2) 向羟基磷灰石前驱体溶液中加入20g壳聚糖粉末，搅拌lh，得到的混 合溶液静置脱泡24h;
3) 取少量壳聚糖溶液注入模具中先形成一层内膜，然后将步骤2)中混合 溶液注入模具中，再将注有混合溶液的模具放入质量分数为5%的KOH凝固液 中，凝固12h，脱模，得到羟基磷灰石/壳聚糖复合凝胶棒材，用蒸馏水洗涤复 合凝胶棒材至中性；
4) 量取2ml质量分数为25n/。的戊二醛水溶液加入到1000ml去离子水中， 然后将羟基磷灰石/壳聚糖复合凝胶棒材(IO根)放入上述戊二醛水溶液中静置 交联12h。以去离子水浸泡交联后的壳聚糖凝胶棒材12 h，再放入温度为60。C 的烘箱中烘干，得到高强度的羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材。 力学性能测试结果
弯曲强度144 MPa 弯曲模量5.7 GPa 实施例3:
1) 称取Ca(N03)2' 4H20 2.35g和Na2HP04 L44g，加入到400 ml体积分数 为2%的稀乙酸水溶液中，搅拌10min，形成羟基磷灰石前驱体溶液；
2) 向羟基磷灰石前驱体溶液中加入20g壳聚糖粉末，搅拌lh，得到的混 合溶液静置脱泡24 h;
3) 取少量壳聚糖溶液注入模具中先形成一层内膜，然后将步骤2)中混合 溶液注入模具中，再将注有混合溶液的模具放入质量分数为5W的NaOH凝固液 中，凝固24h，脱模，得到羟基磷灰石/壳聚糖复合凝胶棒材，用蒸馏水洗涤复 合凝胶棒材至中性；
4) 量取2.5 ml质量分数为25%的戊二醛水溶液 入到1000 ml去离子水中， 然后将羟基磷灰石/壳聚糖复合凝胶棒材(IO根)放入上述戊二醛水溶液中静置交联24h。以去离子水浸泡交联后的壳聚糖凝胶棒材6 h，再放入温度为60。C 的烘箱中烘干，得到高强度的羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材。 力学性能测试结果-弯曲强度178 MPa 弯曲模量5.2GPa。
权利要求
1.制备高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方法，其步骤如下1)将钙盐和磷酸盐按化学计量比加入到体积分数为2％的乙酸溶液中，搅拌均匀，形成羟基磷灰石前驱体溶液；2)向羟基磷灰石前驱体溶液中加入壳聚糖粉末，羟基磷灰石与壳聚糖的质量比为5∶100～10∶100，剧烈搅拌，形成均匀的混合溶液，静置脱泡；3)取少量壳聚糖溶液注入模具中先形成一层内膜，然后将步骤2)制备的混合溶液注入模具中，再将模具放入质量分数为5％碱性凝固液中，凝固6～24h，脱模，得到羟基磷灰石/壳聚糖复合凝胶棒材，用蒸馏水洗涤复合凝胶棒材至中性；4)将羟基磷灰石/壳聚糖三维复合凝胶棒材放入质量分数为0.013％～0.063％的戊二醛水溶液中，静置交联12～24小时，用去离子水浸泡洗涤6～12h，在60℃～80℃下干燥，得到高强度的羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材。
2. 根据权利要求1所述的制备高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方 法，其特征在于所说的钙盐为氯化钙或硝酸钙，磷酸盐是磷酸二氢钠、磷酸二 氢钾或磷酸氢二钾。
3. 根据权利要求1所述的制备高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方 法，其特征在于所说的碱性凝固液为NaOH或KOH。
全文摘要
本发明公开的制备高强度羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的方法，其步骤如下先将钙盐和磷酸盐加到乙酸溶液，形成羟基磷灰石前驱体溶液；再将壳聚糖粉末溶解于前驱体溶液，静置脱泡；将混合溶液注入模具，经碱性凝固液渗透扩散，自行组装得到羟基磷灰石/壳聚糖凝胶棒材；将羟基磷灰石/壳聚糖三维复合凝胶棒材放入戊二醛水溶液中静置交联，去离子水浸泡洗涤，干燥。本发明的羟基磷灰石/壳聚糖三维复合棒材的弯曲强度和弯曲模量可达178MPa、5.2GPa，可满足骨折内固定的临床使用要求。
文档编号A61L31/12GK101601874SQ200910100859
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者王征科, 胡巧玲 申请人:浙江大学