CN110314249A - 一种医用人工骨支架复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种医用人工骨支架复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种医用人工骨支架复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：羟基磷灰石20‑50份，氧化铝60‑100份，聚乙二醇2‑10份，纳米二氧化钛1‑5份，壳聚糖1‑10份，乙烯基硅油15‑20份，粘合剂0.5‑2份，稳定剂1‑5份。本发明所述的医用人工骨支架复合材料中以羟基磷灰、氧化铝为主要成为，并加入聚乙二醇、纳米二氧化钛、壳聚糖、乙烯基硅油，使复合材料具有生产成本低、较高力学性能和良好生物活性的优点。

Description

一种医用人工骨支架复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于生物医药材料领域，尤其是涉及一种医用人工骨支架复合材料及其制备方法。
背景技术
骨是人体承担着生命活动的重要组织器官。据不完全统计，国内每年因事故创伤、肿瘤以及人体先天性缺陷等造成的各类骨科疾病超过300万人，骨是仅次于血的第二大需求量移植物。骨缺损是临床上非常常见的创伤，骨的修复过程是非常漫长的，主要包括血肿和炎症期、初始骨痂反应期、软骨形成期以及骨形成及改建期。在骨修复过程中细胞分泌多种生长因子以不同时序发挥作用，保证骨缺损的修复。
人工骨替代材料移植修复骨缺损成为医学重点。性能优良的人工骨支架须满足一定的力学强度以避免内部的细胞损伤；多孔的三维结构以利于细胞附着和生长生长；支架材料的降解周期与骨愈合相当，而且要求具有良好的生物相容性。目前的支架材料存在支架材料的降解率不能和新生组织的形成率相适应；支架材料与软骨细胞生长的天然环境不适应；支架的力学强度不够等。传统的合成植入体如钛合金人工骨则常需二次手术取出，对患者身体造成二次伤害。现有的PLA/PLGA、PLA/PLGA/TCP人工骨支架虽然具有良好的生物活性和生物相容性，但抗压强度相对较弱；研究如何能在保持生物相容性的同时克服力学缺陷，其多孔的支架结构可与成骨细胞结合，推动生理性骨重建，是医学和生物材料科学领域的一个重要课题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种医用人工骨支架复合材料及其制备方法，医用人工骨支架复合材料生产成本低、同时具有较高力学性能和良好生物活性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种医用人工骨支架复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：
优选的，所述的复合材料由包括如下重量份的原料制成：
进一步，所述的粘合剂为海藻酸钠或聚氨基甲酸甲酯中的至少一种。
进一步，所述的稳定剂为磷酸二氢钠、氧化钙或硫酸钙中的至少一种。
进一步，所述的海藻酸钠的分子量为8000-20000；优选的，所述的海藻酸钠的分子量为10000-16000。
进一步，所述的壳聚糖分子量范围为100-280kD，脱乙酰度范围为30-50％。
所述的医用人工骨支架复合材料的制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：
(1)将聚乙二醇、纳米二氧化钛、壳聚糖、乙烯基硅油、粘合剂与稳定剂加入去离子水中混合均匀，然后加入明胶搅拌均匀，得到复合凝胶；
(2)将羟基磷灰石与氧化铝加入至去离子水中混合均匀，向其中加入所述的复合凝胶混合均匀，调节pH，继续搅拌30-60分钟，得到混合凝胶，将混合凝胶冻干，即得所述的医用人工骨支架复合材料。
进一步，所述的步骤(2)中冻干步骤之前进行预冻，预冻的温度为0～-60℃，时间5-6小时；所述的预冻步骤的温度随时间的延长依次降低。
进一步，所述的步骤(2)中pH＝5.0-6.5；优选的，所述的步骤(2)中pH＝6.0-6.5。
一种医用人工骨支架复合材料，所述的复合材料由权利要求7-9中任一项所述的制备方法制得。
相对于现有技术，本发明所述的医用人工骨支架复合材料及其制备方法具有以下优势：
(1)本发明所述的医用人工骨支架复合材料中以羟基磷灰、氧化铝为主要成为，并加入聚乙二醇、纳米二氧化钛、壳聚糖、乙烯基硅油，使复合材料具有生产成本低、较高力学性能和良好生物活性的优点。
(2)本发明所述的医用人工骨支架复合材料容易加工成型，从而避免了人工骨在进入人体内产生的应力遮蔽，并且具有与人体骨骼想当的降解速率。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种医用人工骨支架复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：羟基磷灰石25份，氧化铝90份，聚乙二醇2份，纳米二氧化钛2份，壳聚糖2份，乙烯基硅油15份，海藻酸钠0.5份，氧化钙2份。
所述的医用人工骨支架复合材料的制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：
(1)将聚乙二醇、纳米二氧化钛、壳聚糖、乙烯基硅油、粘合剂与稳定剂加入去离子水中混合均匀，然后加入明胶搅拌均匀，得到复合凝胶；
(2)将羟基磷灰石与氧化铝加入至去离子水中混合均匀，向其中加入所述的复合凝胶混合均匀，调节pH＝6.0-6.5，继续搅拌30分钟，得到混合凝胶，将混合凝胶预冻，温度为0～-60℃，时间5-6小时，然后冻干即得所述的医用人工骨支架复合材料。
实施例2
一种医用人工骨支架复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：羟基磷灰石40份，氧化铝70份，聚乙二醇2份，纳米二氧化钛2份，壳聚糖2份，乙烯基硅油15份，海藻酸钠0.5份，氧化钙2份。
所述的医用人工骨支架复合材料的制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：
(1)将聚乙二醇、纳米二氧化钛、壳聚糖、乙烯基硅油、粘合剂与稳定剂加入去离子水中混合均匀，然后加入明胶搅拌均匀，得到复合凝胶；
(2)将羟基磷灰石与氧化铝加入至去离子水中混合均匀，向其中加入所述的复合凝胶混合均匀，调节pH＝6.0-6.5，继续搅拌30分钟，得到混合凝胶，将混合凝胶预冻，温度为0～-60℃，时间5-6小时，然后冻干即得所述的医用人工骨支架复合材料。
实施例3
一种医用人工骨支架复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：羟基磷灰石40份，氧化铝90份，聚乙二醇2份，纳米二氧化钛2份，壳聚糖2份，乙烯基硅油15份，海藻酸钠0.5份，氧化钙2份。
所述的医用人工骨支架复合材料的制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：
(1)将聚乙二醇、纳米二氧化钛、壳聚糖、乙烯基硅油、粘合剂与稳定剂加入去离子水中混合均匀，然后加入明胶搅拌均匀，得到复合凝胶；
(2)将羟基磷灰石与氧化铝加入至去离子水中混合均匀，向其中加入所述的复合凝胶混合均匀，调节pH＝6.0-6.5，继续搅拌30分钟，得到混合凝胶，将混合凝胶预冻，温度为0～-60℃，时间5-6小时，然后冻干即得所述的医用人工骨支架复合材料。
实施例4
一种医用人工骨支架复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：羟基磷灰石40份，氧化铝70份，聚乙二醇10份，纳米二氧化钛2份，壳聚糖2份，乙烯基硅油15份，海藻酸钠0.5份，氧化钙2份。
所述的医用人工骨支架复合材料的制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：
(1)将聚乙二醇、纳米二氧化钛、壳聚糖、乙烯基硅油、粘合剂与稳定剂加入去离子水中混合均匀，然后加入明胶搅拌均匀，得到复合凝胶；
(2)将羟基磷灰石与氧化铝加入至去离子水中混合均匀，向其中加入所述的复合凝胶混合均匀，调节pH＝6.0-6.5，继续搅拌30分钟，得到混合凝胶，将混合凝胶预冻，温度为0～-60℃，时间5-6小时，然后冻干即得所述的医用人工骨支架复合材料。
实施例5
一种医用人工骨支架复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：羟基磷灰石40份，氧化铝70份，聚乙二醇2份，纳米二氧化钛2份，壳聚糖10份，乙烯基硅油15份，海藻酸钠0.5份，氧化钙2份。
所述的医用人工骨支架复合材料的制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：
(1)将聚乙二醇、纳米二氧化钛、壳聚糖、乙烯基硅油、粘合剂与稳定剂加入去离子水中混合均匀，然后加入明胶搅拌均匀，得到复合凝胶；
(2)将羟基磷灰石与氧化铝加入至去离子水中混合均匀，向其中加入所述的复合凝胶混合均匀，调节pH＝6.0-6.5，继续搅拌30分钟，得到混合凝胶，将混合凝胶预冻，温度为0～-60℃，时间5-6小时，然后冻干即得所述的医用人工骨支架复合材料。
实施例6
一种医用人工骨支架复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：羟基磷灰石40份，氧化铝70份，聚乙二醇2份，纳米二氧化钛2份，壳聚糖10份，乙烯基硅油15份，海藻酸钠2份，氧化钙2份。
所述的医用人工骨支架复合材料的制备方法，包括如下步骤：包括如下步骤：
(1)将聚乙二醇、纳米二氧化钛、壳聚糖、乙烯基硅油、粘合剂与稳定剂加入去离子水中混合均匀，然后加入明胶搅拌均匀，得到复合凝胶；
(2)将羟基磷灰石与氧化铝加入至去离子水中混合均匀，向其中加入所述的复合凝胶混合均匀，调节pH＝6.0-6.5，继续搅拌30分钟，得到混合凝胶，将混合凝胶预冻，温度为0～-60℃，时间5-6小时，然后冻干即得所述的医用人工骨支架复合材料。
将实施例1-6制得的医用人工骨支架复合材料进行检测，结果如表1所示。
表1检测结果
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种医用人工骨支架复合材料，其特征在于：该复合材料由包括如下重量份的原料制成：
2.根据权利要求1所述的医用人工骨支架复合材料，其特征在于：所述的复合材料由包括如下重量份的原料制成：
3.根据权利要求2所述的医用人工骨支架复合材料，其特征在于：所述的粘合剂为海藻酸钠或聚氨基甲酸甲酯中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的医用人工骨支架复合材料，其特征在于：所述的稳定剂为磷酸二氢钠、氧化钙或硫酸钙中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的医用人工骨支架复合材料，其特征在于：所述的海藻酸钠的分子量为8000-20000；优选的，所述的海藻酸钠的分子量为10000-16000。
6.根据权利要求2所述的医用人工骨支架复合材料，其特征在于：所述的壳聚糖分子量范围为100-280kD，脱乙酰度范围为30-50％。
7.权利要求1-6中任一项所述的医用人工骨支架复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：包括如下步骤：
(1)将聚乙二醇、纳米二氧化钛、壳聚糖、乙烯基硅油、粘合剂与稳定剂加入去离子水中混合均匀，然后加入明胶搅拌均匀，得到复合凝胶；
(2)将羟基磷灰石与氧化铝加入至去离子水中混合均匀，向其中加入所述的复合凝胶混合均匀，调节pH，继续搅拌30-60分钟，得到混合凝胶，将混合凝胶冻干，即得所述的医用人工骨支架复合材料。
8.根据权利要求7所述的医用人工骨支架复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中冻干步骤之前进行预冻，预冻的温度为0～-60℃，时间5-6小时；所述的预冻步骤的温度随时间的延长依次降低。
9.根据权利要求7所述的医用人工骨支架复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中pH＝5.0-6.5；优选的，所述的步骤(2)中pH＝6.0-6.5。
10.一种医用人工骨支架复合材料，其特征在于：所述的复合材料由权利要求7-9中任一项所述的制备方法制得。
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