一种壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天然高分子复合材料技术领域，具体涉及一种壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]组织工程学为临床治疗由创伤、感染、肿瘤切除以及发育异常等造成的骨缺损提供了一种很有前景的方法。寻找合适的细胞外支架材料一直是骨组织工程研究的一个重要课题。常用的细胞外支架材料主要有:(I)生物类材料包括完全去除骨有机成分的骨矿材料和完全去除骨矿成分的有机材料。但前者材质松脆，不具备支架材料所需的机械强度；后者质地柔软，不具备支架材料所需的刚度。(2)生物陶瓷类材料主要由钙、磷元素组成，显示出良好的生物相容性，并且具有一定的成骨诱导性以及可有效促进成骨细胞的粘附、迁移、增殖和基质分泌。但生物陶瓷类材料脆性大，韧性不足；且降解缓慢或不降解，影响新的骨组织的长入和重建。(3)聚合物类材料主要指可生物降解的α -聚酯类材料，此类材料的降解时间可通过控制分子量或共聚物的组成来调控，易加工成型；但其亲水性差，缺乏细胞识别信号，细胞吸附力较弱，机械强度特别是抗压强度不足。大量的研究表明单一的材料不是细胞外支架材料的理想选择。
[0003]甲壳素是一种天然生物高分子聚合物，在浓碱中脱除乙酰基后得到壳聚糖。壳聚糖及其衍生物在农业、废水处理、纺织印染行业、生物医学、食品、化妆品等领域均有很高的应用价值。聚乳酸也称为聚丙交酯，它是国内外公认的性能最好、原料来源最广、最具发展前途而且应用领域最广的一种生物可降解材料。另外由于聚乳酸具有良好生物相容性和可生物分解吸收性能，它也被广泛应用于生物医药领域。早在1970年代它就通过了美国的FDA认证。它广泛用于生产生物降解塑料、绿色包装材料、生物组织工程支架材料、缓释胶囊制剂、药物植入剂、手术缝合线、骨折内固定物等。但是，聚乳酸在作为生物材料使用时，其本身的疏水性对细胞的粘附和生长有些障碍。从这一点来说，壳聚糖之类的天然高分子对生物细胞具有良好的亲和性，而力学强度和加工性能较差。因此，壳聚糖和聚乳酸这两种生物降解性高分子的复合有望结合二者的优良性能。
[0004]Albertsson A.C等曾经利用乳酸和壳聚糖上氨基的直接缩合制备了壳聚糖接枝聚乳酸的膜材料，研究了材料的结构和性能，发现它们具有PH和离子强度敏感性。Kim J.Y等还报道了通过具有末端酸基的乳酸齐聚物oligo (L-lactic acid)与壳聚糖氨基的反应制备壳聚糖-聚乳酸接枝共聚物的方法。
[0005]以上这些方法均过于复杂，本发明公开了一种简便可行的壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料的制备方法。它通过壳聚糖溶于弱酸的性能，先用醋酸的水溶液把壳聚糖制成凝胶团，再利用密炼机对壳聚糖、聚乳酸进行机械共混，在干燥过程中作为致孔剂的水分蒸发后形成多孔复合材料。该方法操作简便，成本低廉，并且通过该方法所制得的多孔复合材料孔径均一、可控。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料。
[0007]本发明的另一个目的是提供一种上述壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料的制备方法。
[0008]本发明的技术方案如下:
[0009]本发明提供了一种壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料，该复合材料在共混成型前包括以下组分和质量分数:醋酸水溶液，质量百分比为40?90%，其中醋酸水溶液浓度为2?5% ;壳聚糖，质量百分比为5?15% ;聚乳酸，质量百分比为20?60%。
[0010]所述的壳聚糖脱乙酰度95%以上，重均分子量30-80万。
[0011]所述的聚乳酸重均分子量25-45万。
[0012]本发明还提供了一种上述壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤:将质量百分比为5?15%的壳聚糖加入到40?90%的醋酸水溶液中，其中醋酸水溶液浓度为2?5%。边加入边进行搅拌使其中和均匀，制成半透明的壳聚糖凝胶团状物；把制好的壳聚糖凝胶团状物和质量百分比为20?60%的聚乳酸一起，加入密炼机中混炼5?20分钟后出料，立即放入预热，预热的温度为40?60°C的模具中趁热压制成型，所得样品置于真空干燥箱中于室温下干燥24h形成多孔复合材料。
[0013]所述的密炼机的温度为110?150°C。
[0014]本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0015]本发明方法操作简便，成本低廉，并且通过该方法所制得的多孔复合材料孔径均一、可控。
【具体实施方式】
[0016]以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0017]实施例1
[0018]称Sg壳聚糖，边加入65g浓度为4%稀醋酸水溶液边进行搅拌使其中和均匀，制成半透明的壳聚糖凝胶团状物。把制好的胶团和65g聚乳酸加入密炼机中混炼20分钟后出料，立即放入预热好(预热温度为40°C)的模具中趁热压制成型，而密炼机的温度控制在125°C，所得样品置于真空干燥箱中于室温下干燥24h。所得多孔复合材料表观密度1.03，压缩强度0.89MPa，平均孔径225nm，分布系数1.18。
[0019]实施例2
[0020]称15g壳聚糖，边加入SOg浓度为2%稀醋酸水溶液边进行搅拌使其中和均匀，制成半透明的壳聚糖凝胶团状物。把制好的胶团和40g聚乳酸加入密炼机中混炼5分钟后出料，立即放入预热好(预热的温度为50°C)的模具中趁热压制成型，而密炼机的温度控制在140°C，所得样品置于真空干燥箱中于室温下干燥24h。所得多孔复合材料表观密度0.896，压缩强度1.08MPa，平均孔径398nm，分布系数1.21。
[0021]实施例3
[0022]称18g壳聚糖，边加入10g浓度为2%稀醋酸水溶液边进行搅拌使其中和均匀，制成半透明的壳聚糖凝胶团状物。把制好的胶团和25g聚乳酸加入密炼机中混炼10分钟后出料，立即放入预热好(预热的温度为60°C )的模具中趁热压制成型，而密炼机的温度控制在115°C，所得样品置于真空干燥箱中于室温下干燥24h。所得多孔复合材料表观密度 0.862，压缩强度0.78MPa，平均孔径513nm，分布系数1.30。
【主权项】
1.一种壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料及其制备方法，它通过壳聚糖溶于弱酸的性能，先用醋酸的水溶液把壳聚糖制成凝胶团，再利用密炼机对壳聚糖、聚乳酸进行机械共混，在干燥过程中作为致孔剂的水分蒸发后形成多孔复合材料。2.根据权利要求1所述的壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料，其特征在于所述复合材料在共混成型前包括以下组分和质量分数:醋酸水溶液，质量百分比为40?90%，其中醋酸水溶液浓度为2?5% ;壳聚糖，质量百分比为5?15% ;聚乳酸，质量百分比为20?60%。3.根据权利要求1所述的壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料的制备方法，其特征在于所述复合材料制备方法包括以下步骤:将壳聚糖加入到醋酸水溶液中，边加入边进行搅拌使其中和均匀，制成半透明的壳聚糖凝胶团状物；把制好的壳聚糖凝胶团状物和聚乳酸一起，力口入密炼机中混炼5?20分钟后出料，立即放入预热温度为30?50°C的模具中趁热压制成型，所得样品置于真空干燥箱中于室温下干燥24h形成多孔复合材料。4.根据权利要求3所述的壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料的制备方法，其特征在于所述壳聚糖制凝胶团是这样得到的:用醋酸的水溶液把壳聚糖制成凝胶团。5.根据权利要求3所述的壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料的制备方法，其特征在于利用密炼机对壳聚糖、聚乳酸进行机械共混。6.根据权利要求3所述的壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料的制备方法，其特征在于在干燥过程中作为致孔剂的水分蒸发后形成多孔复合材料。
【专利摘要】本发明公开了一种壳聚糖-聚乳酸多孔复合材料及其制备方法。该复合材料在共混成型前包括以下组分和质量分数：醋酸水溶液，质量百分比为40～90％，其中醋酸水溶液浓度为2～5％；壳聚糖，质量百分比为5～15％；聚乳酸，质量百分比为20～60％。该材料制备方法包括以下步骤：将壳聚糖加入到醋酸水溶液中，边加入边进行搅拌使其中和均匀，制成半透明的壳聚糖凝胶团状物；把制好的壳聚糖凝胶团状物和聚乳酸一起，加入密炼机中混炼5～20分钟后出料，立即放入预热温度为30～50℃的模具中趁热压制成型，所得样品置于真空干燥箱中于室温下干燥24h形成多孔复合材料。本发明方法操作简便，成本低廉，并且通过该方法所制得的多孔复合材料孔径均一、可控。
【IPC分类】C08L5/08, C08L67/04, C08J9/28
【公开号】CN105566871
【申请号】CN201410618128
【发明人】李宏武, 周玮
【申请人】安徽邦尼新材料有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年11月5日