专利名称：：一种羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种生物复合材料，尤其是以羟基磷灰石增强力学性能制备壳聚糖棒材的方法。
背景技术：
：在传统的骨折用材料市场上，金属材料如不锈钢、钴基合金、钛合金等作为骨折内固定材料在治疗骨折方面已经取得了巨大成功，金属内固定材料虽然具有一些显著的优点，但是这类材料与骨组织的生物相容性不好，会引起一系列的不良反应，且最大的缺点是不能降解，更不会被吸收，需要二次手术取出。目前用作可吸收骨折内固定材料的聚合物主要是聚乳酸类以及聚乙醇酸类，但是这类合成高分子产品价格较贵，而且在使用中均暴露出存在后期非感染性炎症的问题，有报道国外一些外伤中心已不再使用这些器件。壳聚糖作为一种在自然界中唯一大量存在的碱性多糖，具有很好的生物可降解性，其降解产物为氨基葡萄糖，对人体组织无毒、无害，具有优异的生物相容性。壳聚糖在吸收型植入材料方面的研究报道较多，但这些研究主要集中在一维的线材(如自吸收手术缝线)、二维的膜材(如人造皮肤)方面，而直接将壳聚糖三维成型，制成植入骨骼的内固定材料，目前国内外还研究较少。1996年，张建湘等人首次报道了一种壳聚糖棒材的制备工艺，并对壳聚糖棒材进行了一系列体内外的生物学实验，结果表明，壳聚糖棒有良好的生物相容性和安全性，但其力学性能还有待于进一步的提高。磷酸钙系列化合物是动物齿骨等生物硬组织的主要成分，磷酸钙系列材料作为人体硬组织的替补修复材料，都具有很好的生物相容性。HA是磷酸钙盐系列中最稳定和最难溶解的一种，在pH〉4.2的范围内，HA的溶解度最小，因而在热力学上是最稳定的，其他磷酸钙盐会向HA转化，这也很好的解释了骨和牙齿的无机质主要是HA的原因。
发明内容本发明的目的旨在于提供一种具有高力学性能，可生物降解，可吸收，可作为骨折内固定材料的羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法。本发明包括以下步骤1)按磷酸钙盐与壳聚糖粉末质量比为2%25%，将磷酸钙盐加入到乙酸溶液中，再加入壳聚糖粉末，搅拌分散均匀，配制成壳聚糖/乙酸溶液；2)在模具内壁涂抹上一层由步骤1)配制成的壳聚糖/乙酸溶液，然后在氢氧化钠溶液中浸泡沉淀，形成壳聚糖膜，作为原位沉析的模板；3)将步骤1)配制的壳聚糖/乙酸溶液注满模具，在氢氧化钠溶液中脱去模具，浸泡至形成壳聚糖凝胶棒；4)将步骤3)形成的壳聚糖凝胶棒在蒸馏水中浸泡至中性，烘干，即得到半透明、微黄的羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材。在步骤l)中，所述乙酸溶液按体积百分比浓度最好为2%，所述配制成壳聚糖/乙酸溶液的浓度按体积百分比最好为4%~6%。在步骤2)中，所述氢氧化钠溶液按体积百分比浓度最好为3%10%。在步骤3)中，所述氢氧化钠溶液按体积百分比浓度最好为3%10%，所述浸泡的时间最好为1014h。在步骤4)中，所述烘干的温度最好为4565"C。本发明采用原位沉析法，利用磷酸钙盐溶解在乙酸中得到磷酸钙盐乙酸溶液，之后在氢氧化钠溶液中均匀析出，同时将磷酸钙盐转变为羟基磷灰石，得到羟基磷灰石均匀分散改性的羟基磷灰石/壳聚糖棒材。此原位增强的羟基磷灰石/壳聚糖棒材比常用的添加羟基磷灰石增强改性壳聚糖，羟基磷灰石在壳聚糖中具有更好的分散性，力学性能更为均一，重复性更好，能更好的满足作为骨折内固定材料的力学性能要求。另外，壳聚糖作为自然界唯一大量存在的碱性多糖，降解产物对人体组织无害，不会出现聚乳酸类以及聚乙醇酸类材料在使用后期存在的酸性降解产物引起的非感染性问题，且与生物体具有优良的生物相容性和生物活性，能满足作为骨折内固定材料的医学性能要求。具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。实验例1称取0.25g磷酸钙盐加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中搅拌均匀，往溶液中加入5g壳聚糖粉末，搅拌均匀，真空脱泡。取少量壳聚糖溶液注入模具，在5%(w/v)氢氧化钠凝固液中先形成一层内膜，再将模具注满溶液，然后放入5%的氢氧化钠凝固液中并取下模具。12h后将壳聚糖凝胶棒放入蒸馏水中浸洗至中性，放入55t;真空烘箱内烘干。测试壳聚糖棒材的弯曲强度及弯曲模量，结果见表l。表l羟基磷灰石增强壳聚糖棒材弯曲强度及弯曲模量<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实验例2称取0.75g磷酸钙盐加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中搅拌均匀，往溶液中加入5g壳聚糖粉末，搅拌均匀，真空脱泡。取少量壳聚糖溶液注入模具，在10%(w/v)氢氧化钠凝固液中先形成一层内膜，再将模具注满溶液，然后放入氢氧化钠凝固液中并取下模具。10h后将壳聚糖凝胶棒放入蒸馏水中浸洗至中性，放入45t:真空烘箱内烘干。其弯曲强度及弯曲模量见表l。实验例3称取0.75g磷酸钙盐加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中搅拌均匀，往溶液中加入6g壳聚糖粉末，搅拌均匀，真空脱泡。取少量壳聚糖溶液注入模具，在10%(w/v)氢氧化钠凝固液中先形成一层内膜，再将模具注满溶液，然后放入氢氧化钠凝固液中并取下模具。12h后将壳聚糖凝胶棒放入蒸馏水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱内烘干。其弯曲强度及弯曲模量见表l。实验例4称取1.25g磷酸钙盐加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中搅拌均匀，往溶液中加入5g壳聚糖粉末，搅拌均匀，真空脱泡。取少量壳聚糖溶液注入模具，在3%(w/v)氢氧化钠凝固液中先形成一层内膜，再将模具注满溶液，然后放入氢氧化钠凝固液中并取下模具。"h后将壳聚糖凝胶棒放入蒸馏水中浸洗至中性，放入65'C真空烘箱内烘干。其弯曲强度及弯曲模量见表l。实验例5称取1.25g磷酸钙盐加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中搅拌均匀，往溶液中加入6g壳聚糖粉末，搅拌均匀，真空脱泡。取少量壳聚糖溶液注入模具，在3%(w/v)氢氧化钠凝固液中先形成一层内膜，再将模具注满溶液，然后放入氢氧化钠凝固液中并取下模具。12h后将壳聚糖凝胶棒放入蒸馏水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱内烘干。其弯曲强度及弯曲模量见表丄。实验例6称取0.5g磷酸钙盐加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中搅拌均匀，往溶液中加入4g壳聚糖粉末，搅拌均匀，真空脱泡。取少量壳聚糖溶液注入模具，在3%(w/v)氢氧化钠凝固液中先形成一层内膜，再将模具注满溶液，然后放入氢氧化钠凝固液中并取下模具。12h后将壳聚糖凝胶棒放入蒸馏水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱内烘干。其弯曲强度及弯曲模量见表1。实验例7称取0.5g磷酸钙盐加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中搅拌均匀，往溶液中加入5g壳聚糖粉末，搅拌均匀，真空脱泡。取少量壳聚糖溶液注入模具，在3%(w/v)氢氧化钠凝固液中先形成一层内膜，再将模具注满溶液，然后放入氢氧化钠凝固液中并取下模具。12h后将壳聚糖凝胶棒放入蒸馏水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱内烘干。其弯曲强度及弯曲模量见表1。实验例8称取0.5g磷酸钙盐加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中搅拌均匀，往溶液中加入5g壳聚糖粉末，搅拌均匀，真空脱泡。取少量壳聚糖溶液注入模具，在5%(w/v)氢氧化钠凝固液中先形成一层内膜，再将模具注满溶液，然后放入氢氧化钠凝固液中并取下模具。12h后将壳聚糖凝胶棒放入蒸馏水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱内烘干。其弯曲强度及弯曲模量见表l。实验例9称取l.OOg磷酸钙盐加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中搅拌均匀，往溶液中加入5g壳聚糖粉末，搅拌均匀，真空脱泡。取少量壳聚糖溶液注入模具，在5%(w/v)氢氧化钠凝固液中先形成一层内膜，再将模具注满溶液，然后放入氢氧化钠凝固液中并取下模具。12h后将壳聚糖凝胶棒放入蒸馏水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱内烘干。其弯曲强度及弯曲模量见表l。如表1所示，本发明得到的壳聚糖棒材复合材料与未增强的壳聚糖棒材相比，材料的力学性能有了较大提高，力学强度比松质骨高57倍，接近或超过密质骨。这种复合材料与人体组织生物相容性好，可降解吸收，与生物体具有良好的相容性和生物活性，又能较好的满足作为骨折内固定材料的力学性能要求，将具有较大的应用前景。权利要求1.一种羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)按磷酸钙盐与壳聚糖粉末质量比为2％～25％，将磷酸钙盐加入到乙酸溶液中，再加入壳聚糖粉末，搅拌分散均匀，配制成壳聚糖/乙酸溶液；2)在模具内壁涂抹上一层由步骤1)配制成的壳聚糖/乙酸溶液，然后在氢氧化钠溶液中浸泡沉淀，形成壳聚糖膜，作为原位沉析的模板；3)将步骤1)配制的壳聚糖/乙酸溶液注满模具，在氢氧化钠溶液中脱去模具，浸泡至形成壳聚糖凝胶棒；4)将步骤3)形成的壳聚糖凝胶棒在蒸馏水中浸泡至中性，烘干，即得到半透明、微黄的羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材。2.如权利要求1所述的一种羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法，其特征在于在步骤l)中，所述乙酸溶液按体积百分比浓度为2%。3.如权利要求1所述的一种羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法，其特征在于在步骤l)中，所述配制成壳聚糖/乙酸溶液的浓度按体积百分比为4%6%。4.如权利要求1所述的一种羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述氢氧化钠溶液按体积百分比浓度为3%10%。5.如权利要求1所述的一种羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述氢氧化钠溶液按体积百分比浓度为3%10%。6.如权利要求1所述的一种羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述浸泡的时间为1014h。7.如权利要求1所述的一种羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述烘干的温度为4565r。全文摘要一种羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法，涉及一种生物复合材料。提供一种具有高力学性能，可生物降解，可吸收，可作为骨折内固定材料的羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材的制备方法。按磷酸钙盐与壳聚糖粉末质量比为2％～25％，将磷酸钙盐加入到乙酸溶液中，再加入壳聚糖粉末，搅拌分散均匀，配制成壳聚糖/乙酸溶液；在模具内壁涂抹上一层壳聚糖/乙酸溶液，然后在氢氧化钠溶液中浸泡沉淀，形成壳聚糖膜，作为原位沉析的模板；将壳聚糖/乙酸溶液注满模具，在氢氧化钠溶液中脱去模具，浸泡至形成壳聚糖凝胶棒；将壳聚糖凝胶棒在蒸馏水中浸泡至中性，烘干，即得到半透明、微黄的羟基磷灰石原位增强壳聚糖棒材。文档编号A61L31/12GK101543646SQ20091011163公开日2009年9月30日申请日期2009年4月30日优先权日2009年4月30日发明者胡晓兰,董炎明,谢鹏辉申请人:厦门大学