CN107596448A - 可梯度降解的生物膜支架材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
可梯度降解的生物膜支架材料及其制备方法。该生物膜支架材料具有相互结合的内、中、外三层结构。内层结构是在医用聚氨酯材料中含有为其质量2.5~10 wt%聚氧乙烯的复合聚氨酯中还混合有支架材料质量0‑60 wt%的纳米羟基磷灰石成分的电纺丝纤维膜；被覆于其表面的中层结构为由含有2~5 wt‰钙盐成分的聚已内酯的电纺丝纤维，与复合聚氨酯的电纺丝纤维交织形成的混合电纺丝纤维膜；被覆在中层结构表面的外层结构是由含有2~5 wt‰钙盐成分的聚已内酯的电纺丝纤维膜。该生物膜支架材料可模仿自然生物膜的功能以促进组织再生，在生物医药领域和行业中可具有广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物医药领域中应用的支架材料，具体讲是一种可梯度降解的生物膜支架材料，以及所述生物膜支架材料的制备方法。
背景技术
组织工程支架是目前进行组织修复的重要环节，其可以为细胞的粘附生长、营养和气体交换、废物排泄以及生长代谢提供相应的场所。理想的组织工程支架应该既能模拟天然细胞外基质的纤维结构又能提供该组织特定的生物学功能。
静电纺丝技术自1934年由Formhals等实现以来逐渐受到全世界研究工作者的关注。通过静电纺丝技术得到的纤维直径可以从几十纳米到几微米不等。这种纤维材料可具有较高的比表面积、孔隙度以及可调性，通过调整参数和纤维成份配比可以控制纤维材料的结构和功能。静电纺丝制得的纳米纤维尺寸与细胞外基质中的微丝相当，并且静电纺丝纤维支架中均是相互连通的孔隙结构，这些特点使得静电纺丝纤维支架可以很好地模拟天然细胞外基质（ECM）结构，为细胞在支架上的生长提供理想的微环境，有利于细胞与支架及细胞与细胞间的应答，可以用以引导组织的再生和修复。静电纺丝单组份、单层结构的高分子医用膜材料对于需要修复的再生的组织受限于基质材料成分存在一定局限性，为了更有利于受损组织的修复再生，需要开发出新型的在结构和功能上可梯度变化的引导组织再生膜，使其在阻隔上皮细胞和结缔组织向缺损处生长的同时能够促进缺损处组织的再生，兼具生物学功能和材料功能特性。
静电纺丝技术在制备多层引导组织再生膜方面已得到广泛关注。中国专利CN105327401A公开了一种丝素蛋白双层仿骨膜材料的制备方法。其外层为丝素蛋白载生长因子，内层为丝素蛋白载羟基磷灰石，其双层结构的优势在于可以分别同时起到促血管生成和促骨生长的功能。CN106039402A公开了一种双层仿骨膜材料及制备方法，由外层载血管内皮生长因子的丝素蛋白和内层载羟基磷灰石的聚（消旋乳酸-己内酯）共聚物构成，各层纤维各司其职，在保持其强度的同时又具有较好的促骨生长性能。CN102949750B公开了一种双层电纺仿生骨膜的制备方法，其外层为高分子量壳聚糖纳米纤维，内层为载融合蛋白的低分子量壳聚糖，其双层结构的优势在于外层纤维膜可以对内层膜起保护和阻隔周围环境不利骨质重建的干扰因素，而内层壳聚糖的降解使融合蛋白暴露出来，有效增强骨髓基质干细胞的粘附和增殖效率。CN105688274A公开了一种聚己内酯/明胶电纺复合支架的制备工艺，其将涂覆有羟基磷灰石晶体的电纺膜与聚己内酯/明胶电纺膜结合，构建了一种类似天然骨组织的细胞外基质结构，可以阻止外周结缔组织的侵入。
上述文献报道材料和/或制备方法所侧重的，是天然高分子以及生物活性因子的作用，如天然高分子丝素蛋白、明胶、壳聚糖以及生物活性因子VEGF、rFN/CDH等。而天然高分子的纯化和交联，以及生物活性因子提取或合成困难等，都是限制其临床应用的重要因素。另一方面，一旦这些双层结构中的一种组分发生降解时，都会形成致密的阻隔层，会大大影响组织生长过程中营养物质和代谢产物的输送。
发明内容
针对上述情况，本发明提出了一种可梯度降解的新结构形式生物膜支架材料，并进一步提供了所述生物膜支架材料的制备方法。
本发明可梯度降解的生物膜支架材料，具有相互结合的内层、中层和外层结构。其中：
——内层结构，是在医用聚氨酯（PU）材料中含有为其质量2.5~10wt%聚氧乙烯（PEO）的复合聚氨酯（PUO）中还混合有为支架材料质量0-60wt%的纳米羟基磷灰石（n-HA）成分的电纺丝纤维膜。其中，复合聚氨酯（PUO）中的所述聚氨酯（PU）的分子量一般可为3,000~50,000，优选的分子量可为4,000~20,000；聚氧乙烯（PEO）的分子量一般可为5万~30万，优选的分子量可为10万~20万；
——被覆于内层结构表面的中层结构，为由含有2~5wt‰钙盐成分的聚已内酯（PCL）的电纺丝纤维，与在分子量为3,000~50,000、特别是在分子量为4,000~20,000的所述聚氨酯（PU）材料中含有2.5~10wt%聚氧乙烯（PEO）的复合聚氨酯（PUO）的电纺丝纤维，以质量比为PCL:PUO=(0.1~10):1，优选质量比为PCL:PUO= (0.5~2):1交织形成的混合电纺丝纤维膜。其中，对所述聚氨酯（PU）和/或聚氧乙烯（PEO）分子量的选择，可分别参照内层结构中的对应范围；所述的钙盐成分选自氯化钙、硝酸钙、溴化钙中的至少一种，其中优选的是氯化钙；
——被覆在中层结构表面的外层结构，是由含有2~5wt‰钙盐成分的聚已内酯（PCL）的电纺丝纤维膜，所述的钙盐成分选自氯化钙、硝酸钙、溴化钙中的至少一种，其中可优选氯化钙；
——各层电纺丝纤维的直径为100~3000 nm，各层电纺丝纤维膜的厚度为0.05~1 mm，优选厚度为0.1~0.5 mm；且内层、中层与外层电纺丝纤维膜的厚度比为(0.1~10):1:(0.1~10)，优选的厚度比为(0.5~1):1:(0.5~1)。其中，对各层电纺丝纤维的直径并无严格要求，且电纺丝纤维的直径通常可与电纺液的成分/组成有关，例如，构成外层结构的聚己内酯纤维的平均直径主要分布为300~800nm；而含有聚氧乙烯（PEO）的复合聚氨酯（PUO）的电纺丝纤维直径的大小，与其中所含PEO的比例正相关，不仅PEO的含量比例越大，复合聚氨酯（PUO）电纺丝纤维的平均直径也越大，而且在所形成的纤维膜中通常既有直径为100~500nm的较细纤维，同时也存在直径大于1000nm的较粗纤维。一般情况下，由于平均直径分布较窄的纤维之间的堆叠可较致密，且合成的复合聚氨酯通常比聚己内酯的降解速度快，以及在内层结构和中层结构中的复合聚氨酯纤维中同时含有100~500nm的较细纤维和大于1000nm的较粗纤维，因此可以使本发明的生物膜支架材料能够实现由内层到外层、以及在各层结构内的梯度降解。
PCL具有半结晶性的高分子结构，具有较好的热稳定性和较缓慢的降解速率，具有良好的柔韧性和可加工性以及生物相容性。另外PCL最终的降解产物为二氧化碳和水，无细胞毒性，且具有良好的分子透过性，在生物医药材料方面已有应用，如CN105688274A，CN105421058A，CN105233345A，CN105919694A等文献已有报道，CN102965849B还报道可降解的PCL静电纺丝纤维膜可以在创伤愈合、组织修复再生过程中发挥作用，且在损伤部位康复之后又可以被完全吸收，从而避免二次手术。此外，PCL良好的力学性能又可以保证纤维材料在植入术后保持完整性，从而阻止结缔组织向受保护组织内部生长，促进组织再生。
聚氨酯（PU）材料通常是由含有二异氰酸酯的硬段材料与含有羟基的软段材料聚合而成。可降解嵌段聚氨酯的结构可调性强、设计方案灵活，通过调节其软硬段的组成比例和/或种类，不仅可以调节材料的软硬和/或弹性，还可以调控其降解速率，且其微区分相的特性和良好的生物相容性，可以为成骨细胞或骨髓基质干细胞的粘附提供类骨胶原环境，嵌段型聚氨酯在骨修复领域已有文献报道可具有良好的应用前景（Mi HY, Palumbo SM,Jing X, et al. Thermoplastic polyurethane/hydroxyapatite electrospunscaffolds for bone tissue engineering: Effects of polymer properties andparticle size, Journal of Biomedical Materials Research Part B: AppliedBiomaterials, 2014, 102(7):1434-44；Mi HY, Jing X, Salick MR, et al.Morphology, mechanical properties, and mineralization of rigid thermoplasticpolyurethane/hydroxyapatite scaffolds for bone tissue applications: effectsof fabrication approaches and hydroxyapatite size, Journal of MaterialsScience, 2014, 49(5): 2324–37；以及CN105887335A，CN106012102A等）。
本发明上述生物膜支架材料中内层结构和/或中层结构中的所述聚氨酯（PU），优选采用的是由脂肪族二异氰酸酯的硬段材料与含有羟基的二醇类聚合物和/或嵌段共聚物的可降解的软段材料共同聚合而成，其中所述硬段材料中的异氰酸酯基与所述可降解软段材料中的羟基的摩尔比一般可控制为(2~6):1，优选的比例可以为(4~5):1。其中：
所述的硬段材料包括异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI），六亚甲基二异氰酸酯（HDI），赖氨酸二异氰酸酯（LDI）中的至少一种，优选为异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和赖氨酸二异氰酸酯（LDI）；
所述的可降解的软段材料包括聚己内酯二醇、聚乳酸二醇、聚乙交酯二醇、聚乳酸-羟基乙酸共聚物二醇中的至少一种，优选分子量为2000-4000的聚己内酯二醇。
聚氧乙烯（PEO）作为多元醇成分，不仅可以参与聚氨酯的合成，与聚氨酯物理混合后还可以改善和有利于聚氨酯材料的电纺丝而且可以增加纤维亲水润湿性能，有利于纤维的成型。
上述生物膜支架材料中所述的纳米羟基磷灰石（n-HA）成分，可优选采用粒径为5~100 nm的包括球状、针状或棒状等不同形式的纳米晶体。
本发明以聚己内酯（PCL）和聚氨酯（PU）两种高分子医用材料为基本原料构建的分别以聚氨酯纳米纤维载有纳米羟基磷灰石的聚氨酯纤维为内层，以聚己内酯纤维和聚氨酯纤维的混合纤维膜为中层和，以聚己内酯纤维膜为外层结构的上述可梯度降解的生物膜支架材料，其内层结构的聚氨酯纤维膜可具有较快的降解速率及较好的生物相容性；中间层的引入，相对于目前报道的双层引导组织再生膜而言，可以在外层保护区和内层快速降解区之间建立一个缓冲区，其中的聚氨酯纤维膜首先降解后形成的疏松聚己内酯纤维结构，可以为营养物质和代谢产物的输送提供微环境；而聚己内酯纤维膜作为支撑层则可以起到力学支撑以及阻止外层结缔组织长入的作用，从而得到了一种可通过梯度降解而具有优越性能的引导组织再生膜。
本发明上述可梯度降解的生物膜支架材料的制备，可按下述方式进行：
1'，在含有0.2~1w/v‰的所述钙盐成分的聚已内酯电纺丝液中，以电纺丝方式在接收辊筒上制备得到支架材料的所述含有2~5wt‰钙盐成分聚已内酯电纺丝纤维膜外层结构，电纺丝液中的聚已内酯质量/体积含量为10~20%。其中，复合聚氨酯（PUO）中的所述医用聚氨酯（PU）材料的分子量一般可为3,000~50,000，优选的分子量可为4,000~20,000；聚氧乙烯（PEO）的分子量一般可为5万~30万，优选的分子量可为10万~20万，分子量过大或过小，都不利于电纺丝过程的进行；电纺丝液的溶剂为三氟乙醇，氯仿，二氯甲烷，六氟异丙醇，四氢呋喃，丙酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种，优选的电纺丝液溶剂为三氟乙醇、氯仿和四氢呋喃中的至少一种；
2'，在分别设置的含有0.2~1w/v‰所述钙盐成分的聚已内酯电纺丝液和含有2.5~10wt%聚氧乙烯的复合聚氨酯电纺丝液的两喷丝结构之间，设置有在接收表面被覆有来自1'步电纺丝纤维膜外层结构的接收辊筒的电纺丝系统中，分别以电纺丝方式，将含有2~5wt‰钙盐成分的聚已内酯和含有2.5~10wt%聚氧乙烯的复合聚氨酯两种电纺丝纤维，交织被覆在接收辊筒上外层结构的电纺丝纤维膜表面（即共轭电纺方式），形成支架材料的电纺丝纤维膜中层结构。电纺丝液中添加适量的钙盐，不仅可增加电纺丝液的导电性，在组织修复、特别是在骨组织修复过程中，还可以提供所需的微量钙离子。其中：
所述聚已内酯电纺丝液中的聚已内酯质量/体积含量为10~20 %，电纺丝液的溶剂为三氟乙醇，氯仿，二氯甲烷，六氟异丙醇，四氢呋喃，丙酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种，优选的电纺丝液溶剂为三氟乙醇、氯仿和四氢呋喃中的至少一种；
所述复合聚氨酯电纺丝液由为其0.4%~2.5 w/v%的聚氧乙烯与所述聚氨酯材料在包括三氟乙醇，氯仿，二氯甲烷，六氟异丙醇，四氢呋喃，丙酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种，优选为三氟乙醇、氯仿和四氢呋喃中至少一种的溶剂中混合而成，其中所述聚氨酯材料的分子量为3,000~50,000、优选的分子量为4,000~20,000；聚氧乙烯的分子量为5~30万、优选的分子量为10~20万；所述的聚氨酯与聚氧乙烯材料的总量为复合聚氨酯电纺丝液的10%-30 w/v %，优选的比例为15%-25 w/v%；
3'，在含有2.5~10 wt%聚氧乙烯的复合聚氨酯电纺丝液中混合有为总量0-60 wt%，优选为总量10~30wt%纳米羟基磷灰石成分的内层纤维电纺丝液中，以电纺丝方式将含有所述纳米羟基磷灰石成分的复合聚氨酯电纺丝纤维膜，被覆在接收辊筒上中层结构的电纺丝纤维膜表面，形成支架材料的电纺丝纤维膜内层结构，并得到所述可梯度降解的生物膜支架材料目标产物，所述的复合聚氨酯电纺丝液由为其0.4%~2.5 w/v%的聚氧乙烯与所述聚氨酯材料在包括三氟乙醇，氯仿，二氯甲烷，六氟异丙醇，四氢呋喃，丙酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种，优选为三氟乙醇、氯仿和四氢呋喃中至少一种的溶剂中混合而成，其中所述聚氨酯材料的分子量为3,000~50,000、优选的分子量为4,000~20,000；聚氧乙烯的分子量为5~30万、优选的分子量为10~20万；复合聚氨酯电纺丝液中的所述聚氨酯与聚氧乙烯材料的总量为该电纺丝液的10%-30 w/v %，优选的比例为15%-25 w/v%；
上述电纺丝的操作条件为：
——接收辊侧的负压为0~5 kV、优选的负压为1~3 kV；在电纺丝液侧的正压为5~12kV，优选的正压为8~11 kV，
——电纺溶液的流速为0.25~1 mL/h，优选的流速为0.5 mL/h，
——电纺丝液喷丝结构与接收辊之间的距离为10~20 cm，
——接收辊筒的转速为10~100 r/min；
——环境温度为10~40 ℃，优选温度为25 ℃，
——相对湿度为20~70 %，优选的相对湿度为30~50%。
目前已有报道的可降解聚氨酯中，多是以赖氨酸、腐胺、乙二胺等成分为主（ZhouL, et al. The degradation and biocompatibility of pH-sensitive biodegradablepolyurethanes for intracellular multifunctional antitumor drug delivery.Biomaterials March 2012;33(9):2734–45；Guan J, et al. Development of compositeporous scaffolds based on collagen and biodegradable poly(ester urethane)urea. Cell Transpl 2006;15:S17–27；Ou C, et al. Characterization ofbiodegradable polyurethane nanoparti- cles and thermally induced self-assembly in water dispersion. ACS Appl Mater Interfaces April 23, 2014;6(8):5685–94.）。为得到既能具有更满意的降解性能，且更适合电纺丝法制备纤维力学要求的本发明上述电纺丝纤维膜，上述制备方法中，所述的中层和/或内层电纺丝纤维膜结构中的所述聚氨酯材料，可优选采用为由所述的硬段材料和可降解的软段材料先在氮气保护和40~100℃条件下搅拌混合反应4~10小时后，再于催化剂存在下继续反应1~6小时，然后加入为软段材料质量2~4 %的扩链剂持续反应3~5小时后，再加入为所述可降解的软段质量的0.01~0.05 %的催化剂继续反应1~4小时，然后加入3~15 mL去离子水再于60~90℃条件下反应2~24小时后，得到的聚氨酯材料。其中，所述的扩链剂为赖氨酸乙酯二盐酸盐，1,4-丁二醇，乙二醇和1,6-己二醇中的至少一种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡，辛酸亚锡和氯化亚锡中的至少一种。
在上述制备方法中，所述的纳米羟基磷灰石成分，可以参照包括Limei Li, etal. Hierarchical Structure and Mechanical Improvement of an n-HA/GCO-PUComposite Scaffold for Bone Regeneration. ACS Applied Materials&Interfaces.2015, 7 (40)：22618–22629.等文献的报道，优选采用为由包括氯化钙或硝酸钙的水溶性钙盐，与包括磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中至少一种的磷酸盐，通过化学共沉淀法制备得到纯度高、表面活性高、粒径小和比表面积大的更为理想的纳米羟基磷灰石成分，且制备方法简单，易于大量制备。
以下结合由附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
附图说明
图1为本发明可梯度降解的生物膜支架材料构建形成过程的示意图。
图2为图1所形成的生物膜支架材料截面中的P部结构扫描电镜图。
图3为图1所形成的生物膜支架材料中的各结构层局部的相关电镜图。
图4为图1所形成的生物膜支架材料中各结构层纤维膜的拉伸强度曲线（A）和降解曲线（B）。
具体实施方式
实施例1
(1)聚己内酯（PCL）电纺丝液的制备
称取0.6 g PCL颗粒，溶解在5 mL三氟乙醇中，再加1.2 mg氯化钙，搅拌1h得聚己内酯纺丝液。
(2)聚氨酯（PU）电纺丝液的制备
聚氨酯合成：将20g PCL（分子量2000）和11.1g异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）（分子量222.28）在机械搅拌、氮气氛围、75℃温度下预聚4 h，之后加入约0.1 mL辛酸亚锡继续搅拌1 h，再加入5g赖氨酸乙酯盐酸盐持续反应3 h后加入约0.1 mL辛酸亚锡反应2 h，然后加入10 mL去离子水后将反应体系置于90℃熟化2 h，室温降温即可得到可降解的医用聚氨酯材料目标产物。
复合聚氨酯（PUO）电纺丝液：称取0.705 g上述制备的聚氨酯，溶解在5 mL三氟乙醇中，再加入0.045g聚氧乙烯（PEO，分子量100000）充分溶解得聚氨酯电纺丝液。
(3)生物膜支架材料的制备
室温25℃，相对湿度40%环境中，将聚己内酯电纺丝液装入注射器，接收装置接负高压2kV后，控制接收距离均为12 cm，施加正高压11 kV，调节液体流速为0.5 mL/h， 22号平针头，约4h得到厚度约为0.2 mm的纤维膜外层结构；
然后更换为共轭静电纺丝装置，并将上述纤维膜外层结构固定在中间辊筒上，在两侧的注射器内分别装入聚己内酯和复合聚氨酯电纺丝液，在上述电纺技术条件下，注射器左右摆动距离为8 cm，约4 h得到厚度约为0.2 mm的中层纤维膜；
最后将复合聚氨酯电纺丝液装入注射器，在构建外层的电纺技术条件下，约4 h得到约为0.2 mm的内层纤维膜。即得到本发明所述的生物膜支架材料。
实施例2
(1)聚己内酯电纺丝液的制备
称取0.7 g PCL颗粒，溶解在5 mL三氟乙醇中，再加2.1 mg硝酸钙，搅拌1 h得聚己内酯纺丝液。
(2)聚氨酯电纺丝液和聚氨酯/n-HA混合电纺丝液的制备
聚氨酯合成：将20g PCL（分子量2000）和11.1g异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）（分子量222.28）在机械搅拌、氮气氛围、75℃温度下预聚6 h；之后加入约0.15 mL辛酸亚锡继续搅拌1 h，再加入5 g赖氨酸乙酯盐酸盐持续反应3 h后，加入约0.15 mL辛酸亚锡反应3 h，然后加入10 mL去离子水后将反应体系置于90℃熟化10 h，室温降温即得到可降解聚氨酯目标产物。
复合聚氨酯纺丝液：将0.705 g上述制备的聚氨酯溶解在5 mL三氟乙醇中，再加入0.045 g聚氧乙烯（PEO，分子量150000）充分溶解得聚氨酯纺丝液。
复合聚氨酯/n-HA纺丝液（PUOHA）：将0.63 g上述制备的聚氨酯和0.045 g聚氧乙烯溶解在5 mL三氟乙醇中，再加入0.075 g n-HA粉末，先机械搅拌再超声处理使n-HA粉末均匀分散。
(3)生物膜支架材料的制备
室温25℃，相对湿度30 %环境中，将聚己内酯电纺丝液装入注射器，接收装置接负高压3 kV后，控制接收距离均为18 cm，施加正高压7 kV，调节液体流速为0.5 mL/h，约10 h得到厚度约为0.5 mm的纤维膜外层结构；
然后更换为共轭静电纺丝装置，并将外层结构纤维膜固定在中间辊筒上，在两侧的注射器内分别装入聚己内酯和复合聚氨酯电纺丝液，在上述电纺技术条件下，注射器左右摆动距离为8 cm，约4 h得到厚度约为0.2 mm的中层纤维膜结构；
最后将复合聚氨酯/n-HA纺丝液装入注射器，在构建外层的电纺技术条件下，约12 h得到约为0.6 mm的内层结构纤维膜。即得到本发明所述的生物膜支架材料。
三层电纺丝纤维膜结构的构建过程如图1所示。所形成的生物膜支架材料截面中的P部结构扫描电镜图如图2所示，显示出了其由内、中、外依次相互结合的三层结构构成。
图3是电镜下显示的在所形成的生物膜支架材料中各层结构的微观状态。图3中的A为本实施例中的外层PCL纤维膜的扫描电镜图；B为本实施例中由PUO和PCL两种纤维交织的中层（co-PUO-PCL）结构的扫描电镜图；C为实施例1中的内层PUO纤维膜的扫描电镜图；D为本实施例中的内层PUO-HA纤维膜的扫描电镜图；E为本实施例中的内层PUO-HA纤维膜中钙元素的分布图，显示出钙元素是均匀分布于纤维中的；F为本实施例中的内层PUO-HA纤维的透射电镜图，可以看出n-HA颗粒均匀镶嵌在纤维中，在用于骨修复时可为内层结构的成骨诱导准备了条件。
图4为对本实施例中外层的PCL纤维膜和中层co-PUO-PCL混合纤维膜，以及实施例1中的内层PUO纤维膜和本实施例中的内层PUO-HA纤维膜进行力学性能测试中的拉伸强度（A）和降解曲线（B）。该力学性能结果显示，多层纤维支架由外层到内层拉伸强度依次降低，外层PCL纤维层强度较高，可以作为支架的力学支撑。各层纤维膜分别浸泡于37℃ PBS中，5周后实施例1内层PUO纤维质量损失可达20 %，外层聚己内酯纤维质量损失只有2%，而中间层质量损失几乎是由聚氨酯纤维的降解贡献的；该四种纤维的降解曲线表明，通过本发明所述方法合成的聚氨酯可实现较快降解，并可以实现三层纤维膜由内层到外层的梯度降解性能。
实施例3
(1)聚己内酯电纺丝液的制备
称取0.8g PCL颗粒，溶解在5 mL二氯甲烷中，再加3.2 mg溴化钙，搅拌1 h得聚己内酯纺丝液。
(2)复合聚氨酯电纺丝液的制备
聚氨酯合成：将40 g聚己内酯二醇（分子量4000）和9.05 g赖氨酸二异氰酸酯（LDI）（分子量226.23）在机械搅拌、氮气氛围、40℃温度下预聚10 h，之后加入约0.15 mL氯化亚锡继续搅拌2 h，再加入8g PEG（分子量400）持续反应4 h后加入约0.15 mL氯化亚锡反应3 h，然后加入8 mL去离子水后将反应体系置于70℃熟化10 h，室温降温即可得到可降解聚氨酯目标产物。
复合聚氨酯纺丝液：将1.8 g上述制备的聚氨酯溶解在10 mL二氯甲烷中，再加入0.2g聚氧乙烯（PEO，分子量为50000）充分溶解得聚氨酯纺丝液。
(3) 生物膜支架材料的制备
室温30℃，相对湿度30 %环境中，将聚己内酯电纺丝液装入注射器，接收装置接负高压3 kV后，控制接收距离均为15 cm，施加正高压7 kV，调节液体流速为0.25 mL/h，约4 h得到厚度约为0.2 mm的纤维膜外层结构；然后更换共轭静电纺丝装置，并将外层纤维膜固定在中间辊筒上，在两侧的注射器内分别装入聚己内酯和复合聚氨酯电纺丝液，在上述电纺技术条件下，注射器左右摆动距离为8 cm，约8 h得到厚度约为0.4 mm的中层纤维膜；最后将复合聚氨酯电纺丝液装入注射器，在构建外层的电纺技术条件下，约8 h得到约为0.4 mm的内层纤维膜。即得到本发明所述的生物膜支架材料。
实施例4
(1)聚己内酯电纺丝液的制备
称取0.9 g PCL颗粒，溶解在5 mL氯仿中，再加4.5 mg氯化钙，搅拌1h得聚己内酯纺丝液。
(2)复合聚氨酯电纺丝液的制备
聚氨酯合成：将40g聚己内酯二醇（分子量4000）和11.3 g赖氨酸二异氰酸酯（LDI）（分子量226.23）在机械搅拌、氮气氛围、60 ℃温度下预聚8 h，之后加入约0.2 mL氯化亚锡继续搅拌6 h，再加入16 g PEG（分子量800）持续反应5 h后加入约0.2mL氯化亚锡反应4 h，然后加入10 mL去离子水继续反应0.5 h，最后将反应体系置于60℃熟化12 h，室温降温即可得到可降解聚氨酯目标产物。
复合聚氨酯电纺丝液：将0.9 g上述制备的聚氨酯溶解在5 mL六氟异丙醇中，再加入0.1 g聚氧乙烯（PEO，分子量为80000）充分溶解得聚氨酯纺丝液。
复合聚氨酯/n-HA纺丝液（PUOHA）：将0.45 g上述制备的聚氨酯和0.05 g聚氧乙烯溶解在5 mL三氟乙醇中，再加入0.5 g n-HA粉末，先机械搅拌再超声处理使n-HA粉末均匀分散。
(3)多层生物膜的制备过程：
室温40℃，相对湿度70 %环境中，将聚己内酯电纺丝液装入注射器，接收装置接负高压5 kV后，控制接收距离均为20 cm，施加正高压9 kV，调节液体流速为0.4 mL/h，约4 h得到厚度约为0.2 mm的纤维膜外层结构；然后更换共轭静电纺丝装置，并将外层纤维膜固定在中间辊筒上，在两侧的注射器内分别装入聚己内酯和复合聚氨酯电纺丝液，在上述电纺技术条件下，注射器左右摆动距离为8 cm，约4 h得到厚度约为0.2 mm的中层纤维膜；最后将复合聚氨酯/n-HA纺丝液装入注射器，在构建外层的电纺技术条件下，约4 h得到约为0.2mm的内层纤维膜。即得到本发明所述的生物膜支架材料。
实施例5
(1)聚己内酯电纺丝液的制备
称取1g PCL颗粒，溶解在5 mL四氢呋喃中，再加2 mg氯化钙，搅拌1 h得聚己内酯纺丝液。
(2)复合聚氨酯电纺丝液的制备
聚氨酯合成：将20 g聚乳酸二醇（2000）和8.4 g六亚甲基二异氰酸酯（HDI）（分子量168.20）在机械搅拌、氮气氛围、80℃温度下预聚3 h，之后加入约0.1 mL二月桂酸二丁基锡继续搅拌1h，再加入1.8 g 1,4-丁二醇持续反应3 h后加入约0.1 mL二月桂酸二丁基锡反应2 h，然后加入10 mL去离子水继续反应0.5 h，最后将反应体系置于85℃熟化24 h，室温降温即可得到可降解聚氨酯目标产物。
复合聚氨酯纺丝液：将1.212 g上述制备的聚氨酯溶解在5 mL N,N-二甲基甲酰胺中，再加入0.038 g聚氧乙烯（PEO，分子量为200000）充分溶解得聚氨酯纺丝液。
(3)多层生物膜的制备
室温40℃，相对湿度25%环境中，将聚己内酯电纺丝液装入注射器，接收装置接负高压1kV后，控制接收距离均为17 cm，施加正高压9 kV，调节液体流速为1 mL/h，约2 h得到厚度约为0.1 mm的纤维膜外层结构；然后更换共轭静电纺丝装置，并将外层纤维膜固定在中间辊筒上，在两侧的注射器内分别装入聚己内酯和复合聚氨酯电纺丝液，在上述电纺技术条件下，注射器左右摆动距离为8 cm，约4 h得到厚度约为0.2 mm的中层纤维膜；最后将复合聚氨酯电纺丝液装入注射器，在构建外层的电纺技术条件下，约16 h得到约为0.8 mm的内层纤维膜。即得到本发明所述的生物膜支架材料。
实施例6
(1)聚己内酯电纺丝液的制备
称取0.5 g PCL颗粒，溶解在5 mL二氯甲烷中，再加1.5 mg硝酸钙，搅拌1 h得聚己内酯纺丝液。
(2)复合聚氨酯电纺丝液的制备
聚氨酯合成：将40 g聚乳酸二醇（4000）和6.7 g六亚甲基二异氰酸酯（HDI）（分子量168.20）在机械搅拌、氮气氛围、80℃温度下预聚3 h，之后加入约0.1 mL二月桂酸二丁基锡继续搅拌1 h，再加入1.8 g 1,4-丁二醇持续反应3h后加入约0.1mL二月桂酸二丁基锡反应2 h，然后加入10 mL去离子水继续反应0.5 h，最后将反应体系置于75℃熟化18 h，室温降温即可得到可降解聚氨酯目标产物。
复合聚氨酯纺丝液：将0.92 g上述制备的聚氨酯溶解在5 mL二氯甲烷中，再加入0.08 g聚氧乙烯（PEO，分子量为120000）充分溶解得聚氨酯纺丝液。
复合聚氨酯/n-HA纺丝液（PUOHA）：将0.625 g上述制备的聚氨酯和0.125 g聚氧乙烯溶解在5 mL三氟乙醇中，再加入0.5 g n-HA粉末，先机械搅拌2 h再超声处理2 h使n-HA粉末均匀分散。
(3)多层生物膜的制备
室温25℃，相对湿度60%环境中，将聚己内酯电纺丝液装入注射器，接收装置接负高压2kV后，控制接收距离均为12 cm，施加正高压10 kV，调节液体流速为1 mL/h，约1 h得到厚度约为0.05 mm的纤维膜外层结构；然后更换共轭静电纺丝装置，并将外层纤维膜固定在中间辊筒上，在两侧的注射器内分别装入聚己内酯和复合聚氨酯电纺丝液，在上述电纺技术条件下，注射器左右摆动距离为8 cm，约2 h得到厚度约为0.1 mm的中层纤维膜；最后将复合聚氨酯/n-HA纺丝液装入注射器，在构建外层的电纺技术条件下，约10 h得到约为0.5 mm的内层纤维膜。即可得到本发明所述的生物膜支架材料。
实施例7
(1)聚己内酯电纺丝液的制备
称取0.65 g PCL颗粒，溶解在5 mL氯仿中，再加2.6 mg溴化钙，搅拌1 h得聚己内酯纺丝液。
(2)复合聚氨酯电纺丝液的制备
聚氨酯合成：将20 g聚乙交酯二醇（2000）和10.5 g 4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）（分子量262.35）在机械搅拌、氮气氛围、80℃温度下预聚3 h，之后加入约0.1 mL辛酸亚锡继续搅拌1 h，再加入2.4 g 1,6-己二醇持续反应3 h后加入约0.1 mL辛酸亚锡反应2 h，然后加入5 mL去离子水继续反应0.5 h，最后将反应体系置于85℃熟化17 h，室温降温即可得到可降解聚氨酯目标产物。
复合聚氨酯纺丝液：将0.92 g上述制备的聚氨酯溶解在5 mL三氟乙醇中，再加入0.08 g聚氧乙烯（PEO，分子量250000）充分溶解得聚氨酯纺丝液。
(3)多层生物膜的制备
室温40℃，相对湿度50 %环境中，将聚己内酯电纺丝液装入注射器，接收装置接负高压0kV后，控制接收距离均为20 cm，施加正高压5 kV，调节液体流速为0.6 mL/h，约10 h得到厚度约为0.5 mm的纤维膜外层结构；然后更换共轭静电纺丝装置，并将外层纤维膜固定在中间辊筒上，在两侧的注射器内分别装入聚己内酯和复合聚氨酯电纺丝液，在上述电纺技术条件下，注射器左右摆动距离为8 cm，约2 h得到厚度约为0.1 mm的中层纤维膜；最后将复合聚氨酯电纺丝液装入注射器，在构建外层的电纺技术条件下，约10 h得到约为0.5 mm的内层纤维膜。即得到本发明所述的生物膜支架材料。
实施例8
(1)聚己内酯电纺丝液的制备
称取0.75 g PCL颗粒，溶解在5 mL六氟异丙醇中，再加3.75 mg氯化钙，搅拌1 h得聚己内酯纺丝液。
(2)复合聚氨酯电纺丝液的制备
聚氨酯合成：将20 g聚乙交酯二醇（2000）和10.5g 4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）（分子量262.35）在机械搅拌、氮气氛围、80℃温度下预聚3 h，之后加入约0.1 mL辛酸亚锡继续搅拌1 h，再加入2.4 g 1,6-己二醇持续反应3h后加入约0.1 mL辛酸亚锡反应2h，然后加入3mL去离子水继续反应0.5 h，最后将反应体系置于60℃熟化5 h，室温降温即可得到可降解聚氨酯目标产物。
复合聚氨酯纺丝液：将1.1775 g上述制备的聚氨酯溶解在5 mL N,N-二甲基乙酰胺中，再加入0.0725 g聚氧乙烯（PEO，分子量100000）充分溶解得聚氨酯纺丝液。
复合聚氨酯/n-HA纺丝液（PUOHA）：将0.63 g上述制备的聚氨酯和0.045 g聚氧乙烯溶解在5 mL三氟乙醇中，再加入0.075 g n-HA粉末，先机械搅拌2h再超声处理2h使n-HA粉末均匀分散。
(3)多层生物膜的制备
室温15℃，相对湿度60 %环境中，将聚己内酯电纺丝液装入注射器，接收装置接负高压1 kV后，控制接收距离均为20 cm，施加正高压12 kV，调节液体流速为1 mL/h，约16 h得到厚度约为0.8 mm的纤维膜外层结构；然后更换共轭静电纺丝装置，并将外层纤维膜固定在中间辊筒上，在两侧的注射器内分别装入聚己内酯和复合聚氨酯电纺丝液，在上述电纺技术条件下，注射器左右摆动距离为8 cm，约2 h得到厚度约为0.1 mm的中层纤维膜；最后将复合聚氨酯/n-HA纺丝液装入注射器，在构建外层的电纺技术条件下，约10 h得到约为0.5mm的内层纤维膜。即得到本发明所述的生物膜支架材料。
实施例9
(1)聚己内酯电纺丝液的制备
称取0.85 g PCL颗粒，溶解在5 mL六氟异丙醇中，再加1.7 mg硝酸钙，搅拌1h得聚己内酯纺丝液。
(2)复合聚氨酯电纺丝液的制备
聚氨酯合成：将40 g聚乳酸-羟基乙酸共聚物二醇（4000）和9.05 g赖氨酸二异氰酸酯（LDI）（分子量226.23）在机械搅拌、氮气氛围、80℃温度下预聚3 h，之后加入约0.1 mL辛酸亚锡继续搅拌1 h，再加入2.4 g 1,6-己二醇持续反应3 h后加入约0.1 mL辛酸亚锡反应2h，然后加入15 mL去离子水继续反应0.5 h，最后将反应体系置于70℃熟化8 h，室温降温即可得到可降解聚氨酯目标产物。
复合聚氨酯纺丝液：将0.7275 g上述制备的聚氨酯溶解在5 mL丙酮中，再加入0.0225 g聚氧乙烯（PEO，分子量50000）充分溶解得聚氨酯纺丝液。
(3)多层生物膜的制备
室温10℃，相对湿度20 %环境中，将聚己内酯电纺丝液装入注射器，接收装置接负高压1 kV后，控制接收距离均为10 cm，施加正高压5 kV，调节液体流速为0.25 mL/h，约16 h得到厚度约为0.8 mm的纤维膜外层结构；然后更换共轭静电纺丝装置，并将外层纤维膜固定在中间辊筒上，在两侧的注射器内分别装入聚己内酯和复合聚氨酯电纺丝液，在上述电纺技术条件下，注射器左右摆动距离为8 cm，约1.6 h得到厚度约为0.08 mm的中层纤维膜；最后将复合聚氨酯电纺丝液装入注射器，在构建外层的电纺技术条件下，约16 h得到约为0.8mm的内层纤维膜。即得到本发明所述的生物膜支架材料。
实施例10
(1)聚己内酯电纺丝液的制备
称取0.95 g PCL颗粒，溶解在5 mL氯仿中，再加2.9 mg溴化钙，搅拌1 h得聚己内酯纺丝液。
(2)复合聚氨酯电纺丝液的制备
聚氨酯合成：将20 g聚乳酸-羟基乙酸共聚物二醇（2000）和11.3 g赖氨酸二异氰酸酯（LDI）（分子量226.23）在机械搅拌、氮气氛围、80℃温度下预聚3 h，之后加入约0.1 mL辛酸亚锡继续搅拌1 h，再加入2.4 g 1,6-己二醇持续反应3h后加入约0.1 mL辛酸亚锡反应2h，然后加入10 mL去离子水继续反应0.5 h，最后将反应体系置于80℃熟化2 h，室温降温即可得到可降解聚氨酯目标产物。
复合聚氨酯纺丝液：将0.9 g上述制备的聚氨酯溶解在5mL四氢呋喃中，再加入0.1g聚氧乙烯（PEO，分子量300000）充分溶解得聚氨酯纺丝液。
复合聚氨酯/n-HA纺丝液（PUO-HA）：将0.45 g上述制备的聚氨酯和0.075 g聚氧乙烯溶解在5 mL三氟乙醇中，再加入0.225g n-HA粉末，先机械搅拌2 h再超声处理2 h使n-HA粉末均匀分散。
(3)多层生物膜的制备
室温30℃，相对湿度70%环境中，将聚己内酯电纺丝液装入注射器，接收装置接负高压5kV后，控制接收距离均为15 cm，施加正高压12 kV，调节液体流速为0.7 mL/h，约2 h得到厚度约为0.1 mm的纤维膜外层结构；然后更换共轭静电纺丝装置，并将外层纤维膜固定在中间辊筒上，在两侧的注射器内分别装入聚己内酯和复合聚氨酯电纺丝液，在上述电纺技术条件下，注射器左右摆动距离为8 cm，约20 h后得到厚度约为1 mm的中层纤维膜；最后将复合聚氨酯/n-HA纺丝液装入注射器，在构建外层的电纺技术条件下，约2 h得到约为0.1 mm的内层纤维膜。即得到本发明所述的生物膜支架材料。
Claims (10)
1.可梯度降解的生物膜支架材料，其特征是具有相互结合的内层、中层和外层结构：
——内层结构，是在医用聚氨酯材料中含有为其质量2.5~10 wt%聚氧乙烯的复合聚氨酯中还混合有为支架材料质量0-60wt%的纳米羟基磷灰石成分的电纺丝纤维膜，其中聚氨酯的分子量为3,000~50,000，聚氧乙烯的分子量为5万~30万；
——被覆于内层结构表面的中层结构，为由含有2~5 wt‰钙盐成分的聚已内酯的电纺丝纤维，与在分子量为3,000~50,000，优选分子量为4,000~20,000的医用聚氨酯材料中含有2.5~10 wt%聚氧乙烯的复合聚氨酯的电纺丝纤维，以质量比为聚已内酯:复合聚氨酯=(0.1~10):1，优选质量比为聚已内酯:复合聚氨酯= (0.5~2):1交织形成的混合电纺丝纤维膜；所述的钙盐成分选自氯化钙、硝酸钙、溴化钙中的至少一种；
——被覆在中层结构表面的外层结构，是由含有2~5 wt‰钙盐成分的聚已内酯的电纺丝纤维膜，所述的钙盐成分选自氯化钙、硝酸钙、溴化钙中的至少一种；
——各层电纺丝纤维的直径为100~3000 nm，各层电纺丝纤维膜的厚度为0.05~1 mm，优选为0.1~0.5 mm，且内层、中层与外层电纺丝纤维膜的厚度比为(0.1~10):1:(0.1~10)。
2.如权利要求1所述的可梯度降解的生物膜支架材料，其特征是所述内层结构和/或中层结构中的所述聚氨酯，由脂肪族二异氰酸酯的硬段材料与含有羟基的二醇类聚合物和/或嵌段共聚物的可降解的软段材料共同聚合而成，所述硬段材料中的异氰酸酯基与所述可降解的软段材料中的羟基的摩尔比为(2~6):1，优选(4~5):1，其中：
所述的硬段材料包括异佛尔酮二异氰酸酯，4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种，优选为异佛尔酮二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯；
所述的可降解的软段材料包括聚己内酯二醇、聚乳酸二醇、聚乙交酯二醇、聚乳酸-羟基乙酸共聚物二醇中的至少一种，优选分子量为2000-4000的聚己内酯二醇。
3.如权利要求1所述的可梯度降解的生物膜支架材料，其特征是所述内层结构中的纳米羟基磷灰石成分为粒径范围5~100 nm的球状、针状或棒状形式的纳米晶体。
4.如权利要求1所述的可梯度降解的生物膜支架材料，其特征是所述内层和/或中层结构中的复合聚氨酯中的所述聚氨酯的分子量为4,000~20,000，和/或聚氧乙烯的分子量为10~20万。
5.权利要求1所述可梯度降解的生物膜支架材料，其特征是构成中层和/或外层结构的聚已内酯的电纺丝纤维中所含钙盐为氯化钙。
6.权利要求1所述可梯度降解的生物膜支架材料，其特征是所述各层电纺丝纤维膜的厚度为0.1~0.5 mm。
7.权利要求1至6之一所述可梯度降解的生物膜支架材料，其特征是所述内层、中层与外层电纺丝纤维膜的厚度比为(0.5~1):1:(0.5~1)。
8.权利要求1至7之一所述可梯度降解的生物膜支架材料的制备方法，其特征是按下述方式操作：
1'，在含有0.2~1w/v‰的所述钙盐成分的聚已内酯电纺丝液中，以电纺丝方式在接收辊筒上制备得到支架材料的所述含有2~5 wt‰钙盐成分聚已内酯电纺丝纤维膜外层结构，电纺丝液中的聚已内酯质量/体积含量为10~20%，电纺丝液的溶剂为三氟乙醇，氯仿，二氯甲烷，六氟异丙醇，四氢呋喃，丙酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种，优选的电纺丝液溶剂为三氟乙醇、氯仿和四氢呋喃中的至少一种；
2'，在分别设置的含有0.2~1 w/v‰所述钙盐成分的聚已内酯电纺丝液和在医用聚氨酯材料中含有2.5~10 wt%聚氧乙烯的复合聚氨酯电纺丝液的两喷丝结构之间，设置有在接收表面被覆有来自1'步电纺丝纤维膜外层结构的接收辊筒的电纺丝系统中，分别以电纺丝方式，将含有2~5 wt‰钙盐成分的聚已内酯和含有2.5~10 wt%聚氧乙烯的复合聚氨酯两种电纺丝纤维，交织被覆在接收辊筒上外层结构的电纺丝纤维膜表面，形成支架材料的电纺丝纤维膜中层结构；其中，
所述聚已内酯电纺丝液中的聚已内酯质量/体积含量为10~20 %，电纺丝液的溶剂为三氟乙醇，氯仿，二氯甲烷，六氟异丙醇，四氢呋喃，丙酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种，优选的电纺丝液溶剂为三氟乙醇、氯仿和四氢呋喃中的至少一种；
所述复合聚氨酯电纺丝液由为其0.4%~2.5 w/v%的聚氧乙烯与所述的医用聚氨酯材料在包括三氟乙醇，氯仿，二氯甲烷，六氟异丙醇，四氢呋喃，丙酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种，优选为三氟乙醇、氯仿和四氢呋喃中至少一种的溶剂中混合而成，其中所述聚氨酯的分子量为3,000~50,000、优选的分子量为4,000~20,000；聚氧乙烯的分子量为5~30万、优选的分子量为10~20万；所述聚氨酯与聚氧乙烯的总量为复合聚氨酯电纺丝液的10%-30 w/v %，优选的比例为15%-25w/v%；
3'，在医用聚氨酯材料中含有其质量2.5~10 wt%聚氧乙烯的复合聚氨酯电纺丝液中混合有为总量0-60 wt%，优选为总量10~30 wt%纳米羟基磷灰石成分的内层纤维电纺丝液中，以电纺丝方式将含有所述纳米羟基磷灰石成分的复合聚氨酯电纺丝纤维膜，被覆在接收辊筒上中层结构的电纺丝纤维膜表面，形成支架材料的电纺丝纤维膜内层结构，并得到所述可梯度降解的生物膜支架材料目标产物，所述的复合聚氨酯电纺丝液由为其0.4%~2.5 w/v%的聚氧乙烯与聚氨酯在包括三氟乙醇，氯仿，二氯甲烷，六氟异丙醇，四氢呋喃，丙酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种，优选为三氟乙醇、氯仿和四氢呋喃中至少一种的溶剂中混合而成，其中所述聚氨酯的分子量为3,000~50,000、优选的分子量为4,000~20,000；聚氧乙烯的分子量为5~30万、优选的分子量为10~20万；复合聚氨酯电纺丝液中的所述聚氨酯与聚氧乙烯的总量为该电纺丝液的10%-30 w/v %，优选的比例为15%-25w/v%；
上述电纺丝的操作条件为：
——接收辊侧的负压为0~5 kV、优选的负压为1~3 kV，且在电纺丝液侧的正压为5~12kV，优选的正压为8~11 kV，
——电纺溶液的流速为0.25~1 mL/h，优选的流速为0.5 mL/h，
——电纺丝液喷丝结构与接收辊之间的距离为10~20 cm，
——接收辊筒的转速为10~100 r/min；
——环境温度为10~40 ℃，优选温度为25 ℃，
——相对湿度为20~70%，优选相对湿度为30~50%。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征是所述中层和/或内层电纺丝纤维膜结构中的所述聚氨酯，由所述的硬段材料和可降解的软段材料先在氮气保护和40~100℃条件下搅拌混合反应4~10小时后，再于催化剂存在下继续反应1~6小时，然后加入为软段材料质量2~4%的扩链剂持续反应3~5小时后，再加入为所述可降解的软段质量的0.01~0.05%的催化剂继续反应1~4小时，然后加入3~15mL去离子水再于60~90℃条件下反应2~24小时，得到所述的聚氨酯，其中：所述的扩链剂为赖氨酸乙酯二盐酸盐，1,4-丁二醇，乙二醇和1,6-己二醇中的至少一种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡，辛酸亚锡和氯化亚锡中的至少一种。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征是所述的纳米羟基磷灰石成分，为由包括氯化钙或硝酸钙的水溶性钙盐，与包括磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中至少一种的磷酸盐，通过共沉淀法制备得到的纳米羟基磷灰石。
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