CN102581896B - 一种木材表面复合羟基磷灰石涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木材表面复合羟基磷灰石涂层的方法，包括以下步骤：将一定浓度的海藻酸钠溶液与纳米级羟基磷灰石混合搅拌均匀，加入到木材框架中，充分振荡混合，超声分散后，可得到附着力强、分散性好的羟基磷灰石/木材复合材料。该材料具有成本低、环境友好、生物活性高、生物相容性好、与人体骨组织相匹配的力学性能以及多级连通孔隙结构等特性；为人工骨骼方面的研究提供了一种新的制备方法。

Description

一种木材表面复合羟基磷灰石涂层的方法

技术领域

本发明涉及一种木材表面复合羟基磷灰石涂层的方法，属于生物医用材料领域。 

背景技术

用于诊断、治疗或替换人体病损组织、器官或增进其功能的生物医用材料关系到国民的身体健康。其中，对骨组织进行修复和替换的生物材料研究更是受到了材料界和医学界的高度重视。近年来，随着生物医用材料和骨组织学科的不断发展，生物医用材料在骨科领域的应用范围越来越广。 

目前在临床上使用的生物医用材料种类繁多。但很多材料往往因其与人体骨的力学性能参数不吻合、生物相容性差、缺乏生物活性等种种原因而限制了自身的发展。生物活性陶瓷是指一类具有良好生物相容性，可与骨形成化学键合的陶瓷材料。这类材料与骨组织的结合界面很少会形成纤维性包裹层，其释放的离子或降解产物对机体无害并可部分或全部参与机体的代谢过程，对组织的修复具有诱导作用。广义上，生物活性陶瓷包括了羟基磷灰石、磷酸三钙、磷酸钙骨水泥、生物活性玻璃和生物活性微晶玻璃等无机材料。但陶瓷材料大都脆性大，抗折、抗冲击强度低，一般只能应用于非承重骨的修复替换。因此需要开发一种新型的生物活性陶瓷复合材料，使其具有良好的生物活性、生物相容性、与人体硬组织力学性能相匹配、多级连通孔隙结构和可调控降解等特性。 

我国全国森林面积为17490.92万平方公里，森林覆盖率达18.21%，位列全球第5位，人工林面积居世界首位。木材来源广、成本低、环境友好，有良好的生物相容性和连通的多孔结构；木材中含有大量-OH可以和人体组织发生键合；它的机械性能和人类骨的机械性能，特别是弹性模量相近……利用木材的这些特点，再与上述的生物活性陶瓷相结合，即在木材表面沉积磷酸钙类生物活性陶瓷（仿生矿化），就为新型医用仿生材料——人工骨的研究奠定了坚实的基础。近年来，生物质材料的仿生矿化主要在材料表面接枝改性并在模拟体液中进行培养。此方法最大的优点在于能在材料表面形成稳定的类似于人体骨骼中矿物质的磷灰石，但实验周期长，涂层厚度薄，通常只有几微米到几十微米。本专利采用了一种简单可行的方法可实现在木材表面复合羟基磷灰石涂层，实验周期短、效率高、成本低、涂层厚度可调、具有实际操作性。 

发明内容

本发明旨在提供一种在木材表面复合羟基磷灰石涂层的方法，为进一步合成新型人工骨骼材料奠定基础。 

本发明的原理：海藻酸钠与羟基磷灰石中的钙离子交联产生亲水性凝胶，通过较强的氢键和钙桥与木材的纤维素结合，从而将羟基磷灰石复合在木材表面，由于该凝胶的稠度和伸展性都与天然的胞外基质相似，此复合材料具有良好的生物相容性。 

    本发明采用如下技术方案： 

木材表面复合羟基磷灰石涂层的方法，其特征在于包括以下步骤

（1）将直径为0.5-4cm的新鲜木材煮沸30-50分钟，去皮，切割成圆柱形，在横截面和侧面上打孔，用直径1mm的钻头竖向打孔1-10个，横向打孔5-20个，使木材形成连通的框架结构，孔径为0.3-1.5 mm，并使其穿透木材，形成连通的框架结构；

（2）将打孔以后的木材用无水乙醇浸泡2-4周，在30-45℃干燥，直至恒重；

（3）取0.5-2g纳米级棒状羟基磷灰石加入5-10mL浓度为0.5-2%的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混匀成乳浊液；

（4）将干燥的木块放入第（3）步中得到的乳浊液中，浸没振荡30-60分钟，超声处理2-3小时，使悬浊物充分进入框架内，在30-45℃干燥直至恒重，即可。

本发明的有益效果： 

1、环境友好：以木材和海藻酸钠为主要原料，耗能低，不会造成二次污染。

2、原料易得，成本低廉：木材相较于传统的生物医用金属材料、生物医用高分子材料等具有来源广、成本低等优点。 

3、良好的生物相容性：经过处理后的木材与传统金属或高分子材料相比，在生物相容性方面有了很大提高。并且，海藻酸钠本身没有生物毒性，这就为今后的体内实验奠定了基础。 

4、实用性强：克服了单一材料的缺点，结合了不同材料各自特有的优势，因而使其与人类骨骼特征更为相似，性能更加优越，实用性更强。 

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步的说明：

1、取新鲜的女贞木树枝一段，直径约1cm，长1.5cm；

2、将木材在沸水中煮1小时，木材去皮，自然风干；

3、打孔：用直径1mm的钻头竖向打孔1个，横向打孔10个，使木材形成连通的框架结构；

4、用50ml无水乙醇浸泡2周，40摄氏度干燥；

5、取1g纳米级棒状羟基磷灰石加入5mL1.0%（w/w）的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混匀成乳浊液；

将干燥好的木块浸没到第5步中配好的乳浊液中，振荡40min超声2小时，使悬浊物充分进入框架内，干燥即可。干燥过程中翻转木块数次，形成均匀具有一定厚度的涂层。

Claims (1)

1.一种木材表面复合羟基磷灰石涂层的方法，其特征在于包括以下步骤

（1）将直径为0.5-4cm的新鲜木材煮沸30-50分钟，去皮，切割成圆柱形，在横截面和侧面上打孔，用直径1mm的钻头竖向打孔1-10个，横向打孔5-20个，使木材形成连通的框架结构，孔径为0.3-1.5 mm，并使其穿透木材，形成连通的框架结构；

（2）将打孔以后的木材用无水乙醇浸泡2-4周，在30-45℃干燥，直至恒重；

（3）取0.5-2g纳米级棒状羟基磷灰石加入5-10mL浓度为0.5-2%的海藻酸钠溶液中，充分搅拌混匀成乳浊液；

（4）将干燥的木块放入第（3）步中得到的乳浊液中，浸没振荡30-60分钟，超声处理2-3小时，使悬浊物充分进入框架内，在30-45℃干燥直至恒重，即可。