本发明涉及一种利用介孔氧化硅来提高聚乙醇酸骨支架的细胞粘附性能、同时提高其机械性能和生物活性的方法,属于骨组织工程领域。
背景技术:
聚乙醇酸(又名聚左旋乳酸)是美国食品和药品监督管理局认证并批准可应用于组织工程研究的生物材料,具有良好的生物相容性和可降解性、较高的韧性塑性,易于加工等优点,目前已广泛应用于组织工程领域。但在应用过程中发现其存在强度和硬度不足,以及细胞粘附能力和生物活性较差的缺点,在很大程度上限制了其进一步的应用。
介孔氧化硅是一种可降解生物材料,因其具有较高的比表面积(比表面积600~800m2/g),较大的孔容(孔容1.02m3/g)和有序的介孔结构(介孔直径6~11nm),且在骨支架制备过程中能保持孔径大小均一,孔道规则排列并相互连通,这些固有的特性使其具有较好的亲水性和较强的吸附能力,宽大的表面积和空间,这有利于细胞粘附生长,营养物质和氧气进入以及代谢产物排出,也有利于血管和神经长入。
综上所述,本发明通过在聚乙醇酸中加入介孔氧化硅形成复合粉末,利用选择性激光烧结技术制备介孔氧化硅/聚乙醇酸复合支架,其中的介孔氧化硅能提高支架的细胞粘附能力,同时介孔氧化硅颗粒作为交联点与聚乙醇酸形成具有网状交联结构,能提高支架的强度和硬度;此外,介孔氧化硅中所包含的硅元素是人体必需的微量元素,能促进胶原合成和骨基质钙化,对新骨的形成起着十分重要的调控作用。
技术实现要素:
本发明通过在聚乙醇酸中添加介孔氧化硅形成复合粉末,并利用选择性激光烧结技术制备介孔氧化硅/聚乙醇酸复合支架,其目的是通过添加具有高比表面积、大孔容和合适孔径的介孔氧化硅来提高支架的细胞粘附能力,同时介孔氧化硅颗粒作为交联点与聚乙醇酸形成具有网状交联结构,提高了支架的强度和硬度;此外,硅是人体必需的微量元素,能促进胶原合成和骨基质钙化,对新骨的形成起着十分重要的调控作用。
本发明实施方案包括:
介孔氧化硅/聚乙醇酸复合支架的制备工艺过程:
a)按质量分数分别称取5%的介孔氧化硅和95%的聚乙醇酸粉末进行简单机械混合;
b)将步骤a)称量好的混合粉末加入到一定量的无水酒精中,利用磁力搅拌机充分搅拌后用超声分散仪分散,最后经过滤并真空干燥后即配制成复合粉末;
c)将步骤b)中制成的复合粉末置于选择性激光烧结系统粉料装置中,在氩气保护下,对粉末进行选择性烧结。
所述的超声分散时间为30分钟,真空干燥温度为40~50℃,干燥时间为7~9小 时。
所述的选择性激光烧结工艺参数为光斑直径0.6~0.8mm,铺粉厚度0.1~0.15mm,激光功率为2.75W,扫描速度500mm/min。
本发明优点如下:
1.利用介孔氧化硅比表面积高、孔容大的特点,提高了支架的细胞粘附能力。
2.利用介孔氧化硅颗粒作为交联点与聚乙醇酸形成网状交联结构,提高了支架的强度和硬度。
3.利用介孔氧化硅所含有的硅元素促进胶原合成和骨基质钙化,促进新骨的形成。
具体实施方式
下面结合一个实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述,但本发明之内容并不局限于此。
介孔氧化硅/聚乙醇酸支架的制备工艺过程:
(1)称取5克介孔氧化硅和95克聚乙醇酸粉末进行简单机械混合;
(2)将步骤(1)称量好的混合粉末加入1000毫升无水酒精中,利用磁力搅拌机充分搅拌后再用超声分散仪进行分散30分钟,最后经过滤并在45℃下真空干燥8小时后即配制成复合粉末;
(3)将步骤(2)配制好的复合粉末置于选择性激光烧结系统粉料装置中,在氩气保护下,对粉末进行选择性烧结,烧结工艺参数为光斑直径0.7mm,铺粉厚度0.12mm,激光功率2.75W,扫描速度500mm/min。