一种PVA纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料及其制备方法与流程

本发明属于复合材料，具体是指一种pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料及其制备方法。

背景技术：

1、骨组织工程是将体外培养的种子成骨细胞移植到具有优良生物相容性与可降解性的支架上，然后将支架移入体内骨缺损出，添加生长因子，促进骨细胞的增殖分化，修复骨缺损位置，羟基磷灰石在化学上类似于自然骨，具有良好的生物活性和程度强能，是理想的骨组织工程支架，羟基磷灰石的形态多以粉体或多孔陶瓷等无序结构为主，传统的羟基磷灰石修复材料，在取向、尺寸、结晶度等方面与天然骨组织具有较大的差距，存在强度低，韧性差的问题；此外，羟基磷灰石纳米材料颗粒表面能大，容易发生团聚，导致材料的稳定性差，在植入体内后力学强度快速衰减；通过在羟基磷灰石纳米颗粒上负载各类生长因子来模拟天然骨组织的矿化方式，能够在一定程度上解决传统羟基磷灰石修复材料的问题，但由于传统的物理、化学的修饰手段使羟基磷灰石的生物活性收到干扰，骨组织的矿化收到阻挠，不利于骨整合，限制了羟基磷灰石在临床上的应用。

2、目前现有羟基磷灰石骨组织工程技术主要存在以下问题：第一，羟基磷灰石修复材料的力学性能与天然骨组织差距较大，在强度和韧性上缺乏改进；第二，修复材料表面结构单一，不利于羟基磷灰石成核，生物矿化能力较差。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料及其制备方法，为了解决机械性能较差和生物矿化能力差的问题，本发明提出通过改性羟基磷灰石的方式，实现了zn2+与ca2+的离子交换，进而实提高生物矿化能力，同时添加聚氨基酸，提高生物相容性。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料，所述骨支撑材料包括如下重量份的组分：pva纤维20-30份；聚氨基酸30-40份；改性羟基磷灰石30-50份。

3、进一步地，所述改性羟基磷灰石的改性方法为以羟基磷灰石纳米颗粒为基材，采用原位合成法在基材上生长zif-8金属有机框架，形成zif-8金属有机框架包覆羟基磷灰石的结构。

4、进一步地，所述改性羟基磷灰石的改性方法具体包括以下步骤：

5、（1）将硝酸锌溶解于甲醇中，加入羟基磷灰石纳米颗粒，置于磁力搅拌器中完全分散均匀，得到zif-8前驱体溶液；

6、（2）将2-甲基咪唑溶解于甲醇中，缓慢滴入zif-8前驱体溶液，室温下搅拌10h后，静置8h，以8000rpm/min离心15min，对沉淀物以无水乙醇进行洗涤，干燥、研磨后得到改性羟基磷灰石。

7、进一步地，所述硝酸锌和羟基磷灰石纳米颗粒的质量比为1:5-10。

8、进一步地，所述硝酸锌和2-甲基咪唑的质量比为1:8-10。

9、进一步地，所述羟基磷灰石纳米颗粒的粒径为50-100nm。

10、进一步地，所述聚氨基酸为多种氨基酸的聚合物，包括6-氨基己酸、γ-氨基丁酸、l-脯氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、精氨酸、色氨酸、丙氨酸中的至少一种。

11、进一步地，所述聚氨基酸中6-氨基己酸的重量百分比为70%-90%。

12、进一步地，所述聚氨基酸和羟基磷灰石以原位共聚的方式得到聚氨基酸/羟基磷灰石的原位复合材料。

13、本发明还提供了一种pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料的制备方法，具体包括如下步骤：

14、s1、在惰性气体下，将氨基酸与改性羟基磷灰石加入去离子水中，以5℃/min的速度升温至180-220℃进行脱水，然后继续升温至260-270℃，进行原位共聚反应，反应时间为5-8h，得到聚氨基酸/羟基磷灰石复合材料；

15、s2、将pva纤维在去离子水中充分溶胀，加入步骤s1所得的聚氨基酸/羟基磷灰石复合材料，置于磁力搅拌器上以300rpm/min，50℃进行充分搅拌，过滤后，去除水分，在150℃下进行混炼，挤塑得到复合骨支撑材料。

16、本发明取得的有益效果如下：

17、本发明提供了一种pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料及其制备方法，通过对羟基磷灰石的改性以及将其与聚氨基酸、pva纤维的复合，所述骨材料具有较高的力学性能，生物矿化能力增强；zif-8是以锌为中心原子的金属有机框架，在制备过程中，将羟基磷灰石分散至硝酸锌/甲醇溶液中，使羟基磷灰石中的ca2+与zn2+进行离子交换，形成zn2+-oh，能够促进zn2+在纳米颗粒上的固定，添加2-甲基咪唑配体与zn2+进行配位，形成zif-8晶体，使羟基磷灰石纳米颗粒包覆于zif-8框架结构中形成核壳结构，zif-8框架外壳发生形变时，结构仍具有较大的内聚能，具有较强的抗变形能力，能够为骨支撑材料提供较高的韧性和强度，同时，zn2+有利于骨细胞成活和组织矿化能力；聚氨基酸中医6-氨基己酸为主要的氨基酸成分，6-氨基己酸能够在聚合过程中产生大量氢键，增加生物活性和生物相容性，能够有效连接pva纤维和羟基磷灰石，增加骨支撑材料的界面结合强度，改善支撑材料的力学性能。

技术特征：

1.一种pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料，其特征在于：所述骨支撑材料包括如下重量份的组分：pva纤维20-30份；聚氨基酸30-40份；改性羟基磷灰石30-50份；

2.根据权利要求1所述的pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料，其特征在于：所述改性羟基磷灰石的改性方法具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料，其特征在于：所述硝酸锌和羟基磷灰石纳米颗粒的质量比为1:5-10。

4.根据权利要求3所述的pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料，其特征在于：所述硝酸锌和2-甲基咪唑的质量比为1:8-10。

5.根据权利要求4所述的pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料，其特征在于：所述羟基磷灰石纳米颗粒的粒径为50-100nm。

6.根据权利要求5所述的pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料，其特征在于：所述聚氨基酸为多种氨基酸的聚合物，包括6-氨基己酸、γ-氨基丁酸、l-脯氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、精氨酸、色氨酸、丙氨酸中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料，其特征在于：所述聚氨基酸中6-氨基己酸的重量百分比为70%-90%。

8.根据权利要求7所述的pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料，其特征在于：所述聚氨基酸和羟基磷灰石以原位共聚的方式得到聚氨基酸/羟基磷灰石复合材料。

9.根据权利要求1-8任一项所述的pva纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了复合材料领域的一种一种PVA纤维/聚氨基酸/羟基磷灰石骨支撑材料及其制备方法，包括如下重量份的组分：所述骨支撑材料包括如下重量份的组分：PVA纤维20‑30份；聚氨基酸30‑40份；改性羟基磷灰石30‑50份；所述羟基磷灰石的改性方法为以羟基磷灰石纳米颗粒为基材，采用原位合成法在基材上生长ZIF‑8金属有机框架，形成ZIF‑8金属有机框架包覆羟基磷灰石的结构。本发明提出通过改性羟基磷灰石的方式，实现了Zn<supgt;2+</supgt;与Ca<supgt;2+</supgt;的离子交换，进而实提高生物矿化能力，同时添加聚氨基酸，提高生物相容性。

技术研发人员：吴威
受保护的技术使用者：哈尔滨悦之美芳华医疗美容门诊有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15