CN102276857A - 微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物医学工程领域，涉及一种微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜的制备方法。首先以猪松质骨为原料，通过脱脂脱蛋白处理后煅烧、球磨制备微米级羟基磷灰石，再将微米级羟基磷灰石通过超声分散于去离子水中，与壳聚糖的醋酸水溶液混合，通过流延溶剂挥发法制备本发明材料。在本发明制备的材料中，微米级羟基磷灰石在壳聚糖中分散均匀，成骨前体细胞MC3T3-E1在该复合膜上能够粘附、增殖。
Description
技术领域
本发明涉及一种微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜的制备方法，具体说是以猪松质骨为原料，经过煅烧球磨等处理制备成微米级羟基磷灰石，再与壳聚糖共混制备复合膜，属于生物医学工程领域。
背景技术
羟基磷灰石是骨中无机物的主要组成成分，具有良好的生物相容性，在骨移植材料和骨组织工程支架材料中，因能与骨形成很强的化学结合具有骨传导作用而被广泛应用。煅烧骨的主要成分是羟基磷灰石，它完全消除了异种生物骨的免疫原性，孔隙与松质骨的结构相似，有良好的孔与孔之间的交通，有利于成骨细胞、血管的长入，以直接成骨为主。然而，单一羟基磷灰石在生理环境下的脆性及低疲劳强度限制了其在负荷下骨修复或骨替代的应用，将制备的煅烧骨孔隙表面复合一层高分子材料可以提高其综合性能。将羟基磷灰石与医用高分子材料复合从而增强韧性并充分发挥羟基磷灰石良好的生物相容性，是羟基磷灰石复合材料的主要研究方向。
壳聚糖是由甲壳类动物提取的甲壳素部分脱乙酰的产物，由于其良好的生物相容性和降解性能，成为在组织工程研究中被广泛应用的一种天然多糖。壳聚糖是自然界中少见的一种带正电荷的碱性多糖，因具有良好的生物降解性、生物相容性、无毒性、无刺激性被广泛应用于生物医学领域。但是壳聚糖缺乏骨键合生物活性，从而限制了其在骨组织工程中的应用。
发明内容
为了克服单一羟基磷灰石在生理环境下的脆性及低疲劳强度以及壳聚糖缺乏骨键合活性的缺点，本发明提供一种制备微米级羟基磷灰石和壳聚糖的复合膜材料的方法。为此，本发明采用如下的技术方案：
一种微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜的制备方法，包括下列步骤：
(1)以松质骨为原料，经过脱脂脱蛋白再煅烧制备羟基磷灰石；
(2)利用球磨方式制备微米级羟基磷灰石；
(3)称取重量配比在6∶4至3∶7之间的微米级羟基磷灰石和壳聚糖；
(4)将微米级羟基磷灰石均质分散于去离子水中，与壳聚糖的醋酸水溶液混合；
(5)通过流延溶剂挥发法制备微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜。
作为优选实施方式，脱脂脱蛋白的方法为通过双氧水和乙醚循环浸泡进行，煅烧温度为800-1100℃；制备微米级羟基磷灰石采用的球磨方法为在行星式球磨机中进行，球磨介质为不同直径刚玉球的混合物，球的直径分别为8mm、5mm、3mm；微米级羟基磷灰石的粒径在1-2μm范围内；制备的微米级羟基磷灰石超声分散，与壳聚糖进行共混。
本发明的有益效果是：为了解决整块煅烧骨和壳聚糖界面结合强度差的问题，本发明将煅烧骨进行球磨以减小羟基磷灰石的粒径再与壳聚糖进行复合。采用本发明的方法制备的复合膜的拉伸力学性能较好，最高可达到：断裂应力最高可达6.0MPa，断裂应变在69-130％之间。将成骨前体细胞MC3T3-E1细胞在所述的微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜上进行培养，结果表明本发明的复合膜具有良好的细胞相容性。
附图说明
图1是微米级羟基磷灰石的红外光谱图。
图2是不同配比的微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜的拉伸应力-应变图，每条曲线表征一种配比的样品。
图3是微米级羟基磷灰石在壳聚糖中的分布电镜图。
图4是成骨前体细胞MC3T3-E1在微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜上培养后的电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。
本发明中煅烧骨是以松质骨为原料，经过脱脂脱蛋白再煅烧的方法制备而成，脱脂脱蛋白的方法为通过双氧水和乙醚循环浸泡进行，煅烧温度为800-1100℃，球磨在行星式球磨机中进行，采用刚玉球为球磨介质。所述羟基磷灰石的粒径通过激光历经分析仪进行分析确定在1-2μm范围内。
本发明复合膜的制备方法采用共混后流延溶剂挥发法制备而成。微米级羟基磷灰石和壳聚糖的比例(重量比)为6∶4，5∶5，4∶6，3∶7。将微米级羟基磷灰石均质分散于去离子水中，与壳聚糖的醋酸水溶液混合后采用共混后流延溶剂挥发法制备成复合膜。复合膜的拉伸力学性能为：断裂应力在1.7-6.0MPa范围内，断裂应变在69-130％之间。
将成骨前体细胞MC3T3-E1细胞在所述的微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜上进行培养，结果表明所述复合膜具有良好的细胞相容性。
实施例一
市售猪骨，清除软组织，取两端松质骨，切成厚度约为2mm的薄片，双氧水及乙醚循环脱脂，脱蛋白，洗净，70℃干燥。800℃煅烧，球磨参数为：直径为8mm、5mm、3mm的刚玉球的配比为4∶4∶2，球磨速率170r/min，球磨时间为1h，球磨后经过滤干燥制得微米级羟基磷灰石。将制备的微米级羟基磷灰石超声分散，与壳聚糖以6∶4的比例进行共混，通过流延溶剂挥发法制备微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜。微米级羟基磷灰石在壳聚糖中的分布如图3所示。
实施例二
市售猪骨，清除软组织，取两端松质骨，切成厚度约为2mm的薄片，双氧水及乙醚循环脱脂，脱蛋白，洗净，70℃干燥。1000℃煅烧，球磨参数为：直径为8mm、5mm、3mm的刚玉球的配比为4∶4∶2，球磨速率230r/min，球磨时间为2.5h，球磨后经过滤干燥制得微米级羟基磷灰石，其红外光谱图如图1所示。将制备的微米级羟基磷灰石超声分散，与壳聚糖以5∶5的比例进行共混，通过流延溶剂挥发法制备微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜。
实施例三
市售猪骨，清除软组织，取两端松质骨，切成厚度约为2mm的薄片，双氧水及乙醚循环脱脂，脱蛋白，洗净，70℃干燥。800℃煅烧，球磨参数为：直径为8mm、5mm、3mm的刚玉球的配比为3∶3∶4，球磨速率260r/min，球磨时间为2.5h，球磨后经过滤干燥制得微米级羟基磷灰石。将制备的微米级羟基磷灰石超声分散，与壳聚糖以3∶7的比例进行共混，通过流延溶剂挥发法制备微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜，其拉伸应力-应变曲线如图2所示。
实施例四
市售猪骨，清除软组织，取两端松质骨，切成厚度约为2mm的薄片，双氧水及乙醚循环脱脂，脱蛋白，洗净，70℃干燥。1100℃煅烧，球磨参数为：直径为8mm、5mm、3mm的刚玉球的配比为4∶3∶3，球磨速率230r/min，球磨时间为1h，球磨后经过滤干燥制得微米级羟基磷灰石。将制备的微米级羟基磷灰石超声分散，与壳聚糖以3∶7的比例进行共混，通过流延溶剂挥发法制备微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜。在复合膜上接种成骨前体细胞MC3T3-E1，细胞在微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜上的伸展状态如图4所示。
尽管结合附图对本发明进行了上述描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明的宗旨下做出的许多变形，均属于本发明的保护之列。
Claims (5)
1.一种微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜的制备方法，包括下列步骤：
(1)以松质骨为原料，经过脱脂脱蛋白再煅烧制备羟基磷灰石；
(2)利用球磨方式制备微米级羟基磷灰石；
(3)称取重量配比在6∶4至3∶7之间的微米级羟基磷灰石和壳聚糖；
(4)将微米级羟基磷灰石均质分散于去离子水中，与壳聚糖的醋酸水溶液混合；
(5)通过流延溶剂挥发法制备微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜。
2.根据权利要求1所述的微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜的制备方法，其特征在于，脱脂脱蛋白的方法为通过双氧水和乙醚循环浸泡进行，煅烧温度为800-1100℃。
3.根据权利要求1或2所述的微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜的制备方法，其特征在于，制备微米级羟基磷灰石采用的球磨方法为在行星式球磨机中进行，球磨介质为不同直径刚玉球的混合物，球的直径分别为8mm、5mm、3mm。
4.根据权利要求1至3所述的微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜的制备方法，其特征在于，微米级羟基磷灰石的粒径在1-2μm范围内。
5.根据权利要求1至3所述的微米级羟基磷灰石-壳聚糖复合膜，其特征在于制备的微米级羟基磷灰石超声分散，与壳聚糖进行共混。
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