大孔径的多孔羟基磷灰石/壳聚糖/聚乙烯醇骨替代材料

摘要

本发明涉及一种大孔径的多孔羟基磷灰石/壳聚糖/聚乙烯醇复合材料的制备方法，属于生物医用骨材料领域。具体制备方法：常温条件下，以四水硝酸钙、磷酸氢二氨、壳聚糖和聚乙烯醇为原料制备三相复合材料，利用液氮的冷冻效应造出小冰粒，把冰粒压入浆料中，真空冷冻干燥制得具有较大孔径(200μm左右)相互贯通的多孔羟基磷灰石/壳聚糖/聚乙烯醇骨替代材料。本发明制得的多孔羟基磷灰石/壳聚糖/聚乙烯醇骨替代材料内部具有较大尺寸的贯通结构，孔径约为200μm，有利于骨细胞的长入。本发明不需要复杂的反应试剂和高温煅烧条件，不但成本低，设备简单，工艺参数也易于控制，利于骨修复的进行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种大孔径的多孔羟基磷灰石/壳聚糖/聚乙烯醇复合材料的制备方法，属于生物医用骨材料领域。

背景技术

羟基磷灰石(HA)是一种典型的生物材料，具有优良的生物相容性和生物活性。早在1871年，美国医生就合成出羟基磷灰石，由于技术限制，直到1971年羟基磷灰石生物陶瓷才报道成功，并迅速扩大至临床应用。高致密度的HA具有较高的强度，但植入人体内后，仅能与组织在界面上形成化学键结合。而多孔HA植入人体后，能是界面的软硬组织不仅沉积于表面，而且可以沉积于孔隙内，增加了接触面积，因此具有良好的机械性能。相互贯通的孔隙结构还可以形成纤维组织和新生骨组织交叉结合。羟基磷灰石作为骨组织工程应用的支架虽然能形成微孔结构，但孔径及孔的连通程度都达不到临床要求，这就限制了其在临床上的应用。大的孔径(100um～500um)而且孔隙连通，最有利于新骨的长入，可以允许细胞的附着、增殖和分化，而且可以为生物流体提供通道。高孔隙率，孔隙之间能相互连通，新生组织可以从人工骨表面长入孔内，而且相互结合起来，这样不仅获得了良好的界面结合，还由于新生组织的长入，既降低了多孔HA的脆性，又提高了其力学性能。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明旨在提供一种无需煅烧的比较简单的方法，制备大孔径的多孔纳米羟基磷灰石/壳聚糖/聚乙烯醇骨替代材料。主要是利用硝酸钙、磷酸氢二铵和壳聚糖为原料，采用共沉淀法和真空冷冻干燥法相结合的方法制备多孔材料；常温条件下，采用共沉淀法，以Ca(NO₃)₂·4H₂O、(NH₄)₂HPO₄、壳聚糖(CS)和聚乙烯醇(PVA)为原料制备各组分分布均匀的HA/CS/PVA复合材料，利用液氮的冷冻效应造出小冰粒，把冰粒压入浆料中，真空冷冻干燥制得具有较大孔径(Φ为200um左右)且相互贯通的多孔羟基磷灰石/壳聚糖/聚乙烯醇骨替代材料。

用本发明制得的多孔羟基磷灰石/壳聚糖/聚乙烯醇骨替代材料内部具有较大尺寸的贯通结构，孔径约为200um，有利于骨细胞的长入，其它弥散气孔的孔径分布范围较大，利于骨细胞的黏附。本发明不需要复杂的反应试剂和高温煅烧条件，不但成本低，设备简单，工艺参数也易于控制，利于骨修复的进行。

具体实施方案

下面结合具体实例对本发明做进一步的说明。

(1)共沉淀法制备HA/CS/PVA浆料

按照HA∶CS∶PVA＝7∶2∶1(最终质量比)称取药品。室温下，将壳聚糖溶于2％(v/v)的醋酸溶液制得2％(质量比)的壳聚糖溶液，聚乙烯醇完全溶于水中，然后倒入壳聚糖溶液，搅拌2小时。硝酸钙溶液加入到混合均匀的有机溶液中，继续搅拌2小时。把磷酸氢二铵溶液以4ml/min的速度滴定到混合溶液中，滴定过程中用氨水调节pH值维持在10左右(Ca/P摩尔比为1.67)。滴定完毕，继续搅拌24h，然后沉静24h。真空抽滤，并用去离子水洗涤直到pH值为7，得到HA/CS/PVA浆料。

(2)液氮制造小冰粒

把水滴定到液氮中，利用液氮的冷冻效应得到小冰粒，根据滴定工艺的不同得到直径不同的小冰粒。

(3)成型

用聚四氟乙烯材料制成2.5×3×1.5mm³的模具，将HA/CS/PVA浆料倒入模具中，在倒入的过程中，加入小冰粒。

(4)真空冷冻干燥

加入冰粒后的样品放入液氮中预冷冻4小时，使其成为固体。然后放入真空冷冻干燥机中冷冻24小时，得到产品。