CN104984401A - 一种温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法，该方法步骤流程包括将温敏水凝胶在低温下溶解、按一定比例加入磷酸三钙粉体、混合材料随意塑形成任何想要的形状。本发明利用温敏水凝胶的特点，在低温时溶解与磷酸三钙粉体按比例混合，形成温敏水凝胶/磷酸三钙材料复合材料，解决了磷酸三钙粉体需要烧结成型的缺点，起到了在体内缓释磷酸三钙的作用，将Ca、P离子缓慢释放以形成新生骨组织，实现了任何形状的塑形，有利于手术的实施，制备方法过程简单，实现了随意塑形，提高了修复效果和手术质量。
Description
技术领域
本发明属于医用生物材料技术领域，尤其涉及一种温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法。
背景技术
磷酸三钙(Tricalcium phosphate，TCP)具有和骨组织相似的物理化学性质，并具有良好的生物相容性、生物降解性和骨传导能力，所以常被用作骨替代物。其常常被烧结成块状结构，用时切割成想要的形状。其粉体是无定形粉末，直接应用无法塑形。温敏水凝胶(PLGA-PEG-PLGA聚合物)是由一定比例的DL-丙交酯、乙交酯和聚乙二醇合成，其特点是在温度低于相转变温度(30+-2度)时，聚合物可溶于水形成自由流动液体，温度升高至相转变温度以上，聚合物的水溶液发生相变，形成非化学交联的凝胶，并且形成凝胶的过程是可逆的，在温度降低时又可发生凝胶－溶液的转变。目前常用的骨修复材料有自体骨、异体骨及人工合成材料，但这些材料均在不同程度上存在不足，不能满足临床需要。如自体骨移植虽无免疫排斥反应，修复效果良好，但取材十分有限，且造成供区的骨缺损；同种异体骨移植容易引起免疫排斥反应，修复效果差，并有传染病毒性疾病的危险；人工合成材料如聚甲丙烯酸甲酯、硫化硅橡胶等都是非降解材料，不能修复缺损区。近年来研制出TCP，生物相容性好，放热低，可用于临床骨修复。但也存在强度低，固化慢，抗水性较差，降解速率较低等缺点，影响了其临床应用。
目前，传统的骨修复材料制备方法存在制备过程复杂，无法进行随意塑形，修复效果差的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法，旨在解决传统的骨修复材料制备方法存在制备过程复杂，无法进行随意塑形，修复效果差的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法，该方法步骤流程包括将温敏水凝胶在低温下溶解、按一定比例加入磷酸三钙粉体、混合材料随意塑形成任何想要的形状；
所述的将温敏水凝胶在低温下溶解是指利用温敏水凝胶的固化特点，将温敏水凝胶在低温5-10摄氏度之间进行溶解，将温敏水凝胶通过天平进行准确称量，将称量好的温敏水凝胶加入蒸馏水中，置超声波分散仪中对温敏水凝胶进行超声分散，得到温敏水凝胶混合液；
所述的按一定比例加入磷酸三钙粉体是指利用天平按照一定比例称取准确重量的磷酸三钙粉体，在温度30摄氏度以上时，将磷酸三钙粉体同温敏水凝胶混合液一并装入行星式球磨罐进行球磨混料，得到温敏水凝胶磷酸三钙材料的混合溶液；
所述的混合材料随意塑形成任何想要的形状是指将球磨后的温敏水凝胶磷酸三钙材料混合料浆放入干燥箱中干燥，然后过筛，将干燥后过筛的混合粉料置于石墨模具中，并将石墨模具放置于多功能高温烧结炉中在保护气氛下热压烧结成陶瓷块，将石墨模具在多功能烧结炉中保温后停止加热，使石墨模具在多功能烧结炉中冷却到室温，取出烧结好的陶瓷块，即得温敏水凝胶/磷酸三钙材料复合材料，温敏性水凝胶是一种好的固化液，在体内可起到缓释磷酸三钙的作用，将Ca、P离子缓慢释放以形成新生骨组织，解决磷酸三钙粉体需要烧结成型的缺点，温敏水凝胶/磷酸三钙材料复合材料可在小鼠体内诱导新生骨组织形成，可塑形成任何形状，有利于手术的实施。
进一步，所述的将温敏水凝胶在低温下溶解步骤中超声波分散仪中的分散介质蒸馏水体积为100ml，超声分散时间1小时。
进一步，所述的按一定比例加入磷酸三钙粉体步骤中室温下行星式球磨罐转速为300r/min，球磨8小时。
进一步，所述的混合材料随意塑形成任何想要的形状步骤中干燥参数设置为干燥温度为120℃，干燥4小时，过110目筛，热压烧结的工艺参数设置为：在氩气气氛下，以20℃/min升温至1150℃，加压30MPa，保温时间为1小时。
进一步，所述的温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法还包括使用活性磷酸钙替代磷酸三钙，使用微波辅助制备活性磷酸钙，活性磷酸钙替换常用的磷酸三钙来与磷酸四钙或一水合磷酸二氢钙混合制备磷酸钙骨水泥固相组分，按一定比例混合固相组分和液相组分，形成可自固水泥浆体，水泥浆体可根据骨缺损部位任意塑型并在人体生理环境下自行固化，水泥浆体可以被用来制作组织工程支架，液相材料包括蒸馏水、生理盐水、模拟体液、磷酸二氢盐溶液、磷酸氢盐溶液、磷酸盐缓冲液、碳酸氢盐溶液和柠檬酸溶液，活性磷酸钙是通过混合含钙物质和含磷酸根物质反应后使用微波停止所形成磷酸钙的后续稳定进程而得，含钙物质包括氢氧化钙，氧化钙，碳酸钙，含钙物质可以一定程度上被含镁物质替换，例如氧化镁，氢氧化镁，碳酸镁，含磷酸根物质包括磷酸，磷酸氢盐，可以加入有益成分，包括氟化钠，高分子聚合物，药物，蛋白，纳米管，含锶化合物等。
效果汇总
本发明提供的温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法，利用温敏水凝胶的特点，在低温时溶解与磷酸三钙粉体按比例混合，形成温敏水凝胶/磷酸三钙材料复合材料，解决了磷酸三钙粉体需要烧结成型的缺点，起到了在体内缓释磷酸三钙的作用，将Ca、P离子缓慢释放以形成新生骨组织，实现了任何形状的塑形，有利于手术的实施。温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法过程简单，实现了随意塑形，提高了修复效果和手术质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例是这样实现的，一种温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法，该方法步骤流程包括将温敏水凝胶在低温下溶解S101、按一定比例加入磷酸三钙粉体S102、混合材料随意塑形成任何想要的形状S103；
所述的将温敏水凝胶在低温下溶解S101是指利用温敏水凝胶的固化特点，将温敏水凝胶在低温5-10摄氏度之间进行溶解，将温敏水凝胶通过天平进行准确称量，将称量好的温敏水凝胶加入蒸馏水中，置超声波分散仪中对温敏水凝胶进行超声分散，得到温敏水凝胶混合液；
所述的按一定比例加入磷酸三钙粉体S102是指利用天平按照一定比例称取准确重量的磷酸三钙粉体，在温度30摄氏度以上时，将磷酸三钙粉体同温敏水凝胶混合液一并装入行星式球磨罐进行球磨混料，得到温敏水凝胶磷酸三钙材料的混合溶液；
所述的混合材料随意塑形成任何想要的形状S103是指将球磨后的温敏水凝胶磷酸三钙材料混合料浆放入干燥箱中干燥，然后过筛，将干燥后过筛的混合粉料置于石墨模具中，并将石墨模具放置于多功能高温烧结炉中在保护气氛下热压烧结成陶瓷块，将石墨模具在多功能烧结炉中保温后停止加热，使石墨模具在多功能烧结炉中冷却到室温，取出烧结好的陶瓷块，即得温敏水凝胶/磷酸三钙材料复合材料，温敏性水凝胶是一种好的固化液，在体内可起到缓释磷酸三钙的作用，将Ca、P离子缓慢释放以形成新生骨组织，解决磷酸三钙粉体需要烧结成型的缺点，温敏水凝胶/磷酸三钙材料复合材料可在小鼠体内诱导新生骨组织形成，可塑形成任何形状，有利于手术的实施。
进一步，所述的将温敏水凝胶在低温下溶解S101步骤中超声波分散仪中的分散介质蒸馏水体积为100ml，超声分散时间1小时。
进一步，所述的按一定比例加入磷酸三钙粉体S102步骤中室温下行星式球磨罐转速为300r/min，球磨8小时。
进一步，所述的混合材料随意塑形成任何想要的形状S103步骤中干燥参数设置为干燥温度为120℃，干燥4小时，过110目筛，热压烧结的工艺参数设置为：在氩气气氛下，以20℃/min升温至1150℃，加压30MPa，保温时间为1小时。
进一步，所述的温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法还包括使用活性磷酸钙替代磷酸三钙，使用微波辅助制备活性磷酸钙，活性磷酸钙替换常用的磷酸三钙来与磷酸四钙或一水合磷酸二氢钙混合制备磷酸钙骨水泥固相组分，按一定比例混合固相组分和液相组分，形成可自固水泥浆体，水泥浆体可根据骨缺损部位任意塑型并在人体生理环境下自行固化，水泥浆体可以被用来制作组织工程支架，液相材料包括蒸馏水、生理盐水、模拟体液、磷酸二氢盐溶液、磷酸氢盐溶液、磷酸盐缓冲液、碳酸氢盐溶液和柠檬酸溶液，活性磷酸钙是通过混合含钙物质和含磷酸根物质反应后使用微波停止所形成磷酸钙的后续稳定进程而得，含钙物质包括氢氧化钙，氧化钙，碳酸钙，含钙物质可以一定程度上被含镁物质替换，例如氧化镁，氢氧化镁，碳酸镁，含磷酸根物质包括磷酸，磷酸氢盐，可以加入有益成分，包括氟化钠，高分子聚合物，药物，蛋白，纳米管，含锶化合物等。
工作原理
如图1所示，温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法步骤流程包括将温敏水凝胶在低温下溶解S101、按一定比例加入磷酸三钙粉体S102、混合材料随意塑形成任何想要的形状S103；将温敏水凝胶在低温下溶解S101是指利用温敏水凝胶的固化特点，将温敏水凝胶在低温5-10摄氏度之间进行溶解，将温敏水凝胶通过天平进行准确称量，将称量好的温敏水凝胶加入蒸馏水中，置超声波分散仪中对温敏水凝胶进行超声分散，得到温敏水凝胶混合液；按一定比例加入磷酸三钙粉体S102是指利用天平按照一定比例称取准确重量的磷酸三钙粉体，在温度30摄氏度以上时，将磷酸三钙粉体同温敏水凝胶混合液一并装入行星式球磨罐进行球磨混料，得到温敏水凝胶磷酸三钙材料的混合溶液；混合材料随意塑形成任何想要的形状S103是指将球磨后的温敏水凝胶磷酸三钙材料混合料浆放入干燥箱中干燥，然后过筛，将干燥后过筛的混合粉料置于石墨模具中，并将石墨模具放置于多功能高温烧结炉中在保护气氛下热压烧结成陶瓷块，将石墨模具在多功能烧结炉中保温后停止加热，使石墨模具在多功能烧结炉中冷却到室温，取出烧结好的陶瓷块，即得温敏水凝胶/磷酸三钙材料复合材料，温敏性水凝胶是一种好的固化液，在体内可起到缓释磷酸三钙的作用，将Ca、P离子缓慢释放以形成新生骨组织，解决磷酸三钙粉体需要烧结成型的缺点，温敏水凝胶/磷酸三钙材料复合材料可在小鼠体内诱导新生骨组织形成，可塑形成任何形状，有利于手术的实施。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法，其特征在于，该方法步骤流程包括将温敏水凝胶在低温下溶解、按一定比例加入磷酸三钙粉体、混合材料随意塑形成任何想要的形状；
所述的将温敏水凝胶在低温下溶解是指利用温敏水凝胶的固化特点，将温敏水凝胶在低温5-10摄氏度之间进行溶解，将温敏水凝胶通过天平进行准确称量，将称量好的温敏水凝胶加入蒸馏水中，置超声波分散仪中对温敏水凝胶进行超声分散，得到温敏水凝胶混合液；
所述的按一定比例加入磷酸三钙粉体是指利用天平按照一定比例称取准确重量的磷酸三钙粉体，在温度30摄氏度以上时，将磷酸三钙粉体同温敏水凝胶混合液一并装入行星式球磨罐进行球磨混料，得到温敏水凝胶磷酸三钙材料的混合溶液；
所述的混合材料随意塑形成任何想要的形状是指将球磨后的温敏水凝胶磷酸三钙材料混合料浆放入干燥箱中干燥，然后过筛，将干燥后过筛的混合粉料置于石墨模具中，并将石墨模具放置于多功能高温烧结炉中在保护气氛下热压烧结成陶瓷块，将石墨模具在多功能烧结炉中保温后停止加热，使石墨模具在多功能烧结炉中冷却到室温，取出烧结好的陶瓷块，即得温敏水凝胶/磷酸三钙材料复合材料，温敏性水凝胶是一种好的固化液，在体内可起到缓释磷酸三钙的作用，将Ca、P离子缓慢释放以形成新生骨组织，解决磷酸三钙粉体需要烧结成型的缺点，温敏水凝胶/磷酸三钙材料复合材料可在小鼠体内诱导新生骨组织形成，可塑形成任何形状，有利于手术的实施。
2.如权利要求1所述的温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法，其特征在于，所述的将温敏水凝胶在低温下溶解步骤中超声波分散仪中的分散介质蒸馏水体积为100ml，超声分散时间1小时。
3.如权利要求1所述的温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法，其特征在于，所述的按一定比例加入磷酸三钙粉体步骤中室温下行星式球磨罐转速为300r/min，球磨8小时。
4.如权利要求1所述的温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法，其特征在于，所述的混合材料随意塑形成任何想要的形状步骤中干燥参数设置为干燥温度为120℃，干燥4小时，过110目筛，热压烧结的工艺参数设置为：在氩气气氛下，以20℃/min升温至1150℃，加压30MPa，保温时间为1小时。
5.如权利要求1所述的温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法，其特征在于，所述的温敏水凝胶/磷酸三钙材料的制备方法还包括使用活性磷酸钙替代磷酸三钙，使用微波辅助制备活性磷酸钙，活性磷酸钙替换常用的磷酸三钙来与磷酸四钙或一水合磷酸二氢钙混合制备磷酸钙骨水泥固相组分，按一定比例混合固相组分和液相组分，形成可自固水泥浆体，水泥浆体可根据骨缺损部位任意塑型并在人体生理环境下自行固化，水泥浆体可以被用来制作组织工程支架，液相材料包括蒸馏水、生理盐水、模拟体液、磷酸二氢盐溶液、磷酸氢盐溶液、磷酸盐缓冲液、碳酸氢盐溶液和柠檬酸溶液，活性磷酸钙是通过混合含钙物质和含磷酸根物质反应后使用微波停止所形成磷酸钙的后续稳定进程而得，含钙物质包括氢氧化钙，氧化钙，碳酸钙，含钙物质可以一定程度上被含镁物质替换，例如氧化镁，氢氧化镁，碳酸镁，含磷酸根物质包括磷酸，磷酸氢盐，可以加入有益成分，包括氟化钠，高分子聚合物，药物，蛋白，纳米管，含锶化合物等。
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