CN110538350A - 一种plla/zif-8复合骨支架及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种PLLA/ZIF‑8复合骨支架及其制备方法,所述复合骨支架按质量百分比计组成如下:PLLA 97~99.5wt%,ZIF‑8 0.5~3wt%。所述复合骨支架的制备方法为:将左旋聚乳酸和ZIF‑8粉末液相混合,经搅拌和超声、分离、干燥后得到复合粉末。随后利用选择性激光烧结工艺,复合粉末在层层烧结后,最终得到PLLA/ZIF‑8复合骨支架。本发明利用ZIF‑8与PLLA基体之间存在良好的结合,从而提高PLLA与ZIF‑8的界面结合,进而提高其力学强度。此外,利用ZIF‑8在酸性环境降解的特性,提高PLLA的降解速率和细胞增殖。

Description

一种PLLA/ZIF-8复合骨支架及其制备方法
技术领域
本发明属于生物材料技术领域,尤其涉及一种PLLA/ZIF-8骨支架及其制备方法。
背景技术
左旋聚乳酸(PLLA)作为一种典型的生物可降解高分子材料,具有来源广泛,降解产物无毒性以及良好的生物相容性等优点。除此之外,PLLA也是为数不多的经美国食品与药品监督管理局(FDA)批准的可降解植入材料。然而,PLLA的力学强度相对不足、降解速率相对较慢,生物活性低限制了其在骨修复领域中的应用。
针对PLLA不足的力学强度,一些学者提出添加无机纳米成核剂增强其力学强度,其方法利用纳米成核剂的异质形核效应,诱导高分子在其上形核,加快聚合物的结晶速率并细化晶粒,从而提高其力学强度。然而,无机填料与聚合物基体间存在较大的物化性能差异,从而易导致无机填料与聚合物差的界面结合,进而弱化其力学增强效果。此外,该方法并没有涉及如何提高PLLA的降解速率。
金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOF)是一种通过金属离子或金属团簇与有机配体自组装而成的晶态多孔材料。因其自身具有巨大的表面积,结构多样、孔尺寸可调控以及材料可修饰等特点,近年来在氢气储能、催化、气体吸附、生物领域均受到了广泛的关注。
然而目前还没有采用MOF改性PLLA用于制备复合骨支架的报道。
发明内容
针对现有技术中PLLA用作骨植入材料存在力学强度不足、降解速率慢以及细胞活性低等问题,本发明的目的在于提供一种力学性能优异、降解速度适宜、细胞活性高的PLLA/ZIF-8复合骨支架及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
本发明一种PLLA/ZIF-8复合骨支架,所述复合骨支架按质量百分比计组成如下:PLLA97~99.5wt%,ZIF-80.5~3wt%。
本发明首创的提供了一种锌元素构建的MOF材料:沸石咪唑类骨架材料8(ZIF-8)增强的左旋聚乳酸(PLLA)的复合骨支架,发明人发现ZIF-8的有机成分与聚合物有良好的结合,从而使得ZIF-8与PLLA具有优异的界面相容性,另外ZIF-8具有良好的热稳定性和优异的异质形核效果,可以在聚合物基体内部充当形核位点,诱导高分子链在其上快速形核并细化晶粒尺寸,从而提高聚合物基体的结晶度,协同作用下使得ZIF-8增强PLLA具有优异的力学性能;其次,发明人发现,由于ZIF-8会在酸性环境下发生降解,降解后在基体中产生的孔洞可以加速水分子的渗入,进而会加速PLLA降解。此外,ZIF-8降解释放的锌离子作为人体必需的微量元素,参与了蛋白质与多种酶的生物合成,对细胞的生长提供了有利的条件。
在本发明中,复合骨支架的成份需要有效控制,ZIF-8含量过少对PLLA的性能改善有限,ZIF-8含量过多将会导致PLLA/ZIF-8复合骨支架释放的锌离子含量过多,抑制细胞的增殖。
优选的方案,所述复合骨支架按质量百分比计组成如下:PLLA97~99wt%,ZIF-81~3wt%。
作为进一步的优选,所述复合骨支架按质量百分比计组成如下:PLLA97~98wt%,ZIF-82~3wt%。
优选的方案,所述复合骨支架的极限拉伸强度为20~40MPa;极限压缩强度为30~50MPa。
作为进一步的优选,所述复合骨支架的极限拉伸强度为28.4~40MPa;极限压缩强度为37.8~50MPa。
本发明一种PLLA/ZIF-8复合骨支架的制备方法,包括如下步骤:将分散有PLLA粉末的乙醇溶液A逐滴加入到分散有ZIF-8粉末的乙醇溶液B中或将分散有ZIF-8粉末的乙醇溶液B逐滴加入到分散有PLLA粉末的乙醇溶液A中,在超声下搅拌形成ZIF-8/PLLA混合悬浮液,固液分离,所得固相经干燥、研磨获得复合粉末,所述复合粉末经选择性激光烧结获得PLLA/ZIF-8复合骨支架。
优选的方案,所述PLLA粉末的粒径为100~150μm,熔点为175~180℃。
优选的方案,所述ZIF-8粉末的粒径为0.5~4μm,纯度≥98%。
在本发明中PLLA粉末的粒径大小对于复合支架的性能有一定的影响,本专利是采用选择性激光烧结工艺制备PLLA/ZIF-8复合骨支架,PLLA的粉末粒径过大,在粘度相同的情况下,在烧结过程中过大的粉末容易形成空隙,烧结不完整,影响成型质量。如果粉末粒径过小,虽然在烧结过程中粉末可以快速熔化,但不利于铺粉,容易造成粉末飞扬,容易造成分层厚度不均,导致成型质量下降。对于ZIF-8粉末而言,粉末粒径过大起不到纳米颗粒增强效应,如果粒径过小,由于其巨大表面积的作用,容易导致团聚,同样影响力学性能。
优选的方案,所述分散有PLLA粉末的乙醇溶液A中,PLLA粉末与乙醇的固液质量体积比为0.3~0.5g:1ml。
优选的方案,所述分散有ZIF-8粉末的乙醇溶液B中,ZIF-8粉末与乙醇的固液质量体积比为0.005~0.02g:1ml。
在实际操作过程中,先将PLLA粉末、ZIF-8粉末分别按上述固液比各自加入乙醇中然后再经高速强力搅拌、超声分散获得乙醇溶液A与乙醇溶液B,然后通过将乙醇溶液A逐滴加入至乙醇溶液B中,再经搅拌与超声形成ZIF-8/PLLA混合悬浮液,这样可以使将PLLA粉末、ZIF-8粉末充份分散,且混合均匀,而不会出现团聚的现象。而若不按上述操作,如将PLLA和ZIF-8同时加入到乙醇溶液中进行磁力搅拌和超声分散后,所得到的复合粉末的分散效果欠佳,进而对支架的综合性能会产生一定影响。
优选的方案,所述在超声下搅拌的时间为60~120min,转速为800~1200r/min,温度为30~60℃
发明人发现采用高速强力搅拌的同时加上超声,可以实现粉末的有效均匀分散,而搅拌速度过高过低,都会影响分散效果,进而影响到材料的性能。同时发明人发现,同时进行搅拌与超声要比先进行搅拌后超声,或先超声后搅拌可以使粉末分散的更加均匀。
优选的方案,所述复合粉末中,PLLA粉末的质量分数为97~99.5wt%,ZIF-8粉末的质量分数为0.5~3wt%。
作为进一步的优选,所述复合粉末中,PLLA粉末的质量分数为97~99wt%,ZIF-8粉末的质量分数为1~3wt%。
作为更进一步的优选,所述复合粉末中,PLLA粉末的质量分数为97~98wt%,ZIF-8粉末的质量分数为2~3wt%。
优选的方案,选择性激光烧结工艺参数为:激光功率为1.5~4W,扫描速度为100~200mm/s,扫描间距为0.5~1.5mm,光斑直径为0.3~0.5mm,粉层厚度为0.1~0.2mm,粉床预热温度为130~160℃。
发明人发现,激光烧结的工艺参数对复合材料的性能具有一定的影响,需要通过激光功率、扫描速度和光斑直径在合理的范围内协同作用,才能最终获得最有优异性能的PLLA/ZIF-8复合骨支架,这是由于激光烧结过程中激光功率、扫描速度和光斑直径共同决定激光烧结的能量密度,如果能量密度过低,烧结不致密,力学性能不够,如果能量密度过高,会出现过烧现象,包括碳化与烧损、起泡与开裂等,严重降低骨支架的力学性能。
本发明的PLLA/ZIF-8复合骨支架的制备方法,包括以下主要步骤:
(1)根据骨缺损部位的骨组织结构,设计三维模型。
(2)按ZIF-8粉末与乙醇按固液质量体积比为0.005~0.02g:1ml,配取ZIF-8粉末加入乙醇杯中,经机械搅拌、超声分散获得均匀分散有ZIF-8粉末的乙醇溶液B;按PLLA粉末与乙醇的固液质量体积比为0.3~0.5g:1ml,配取PLLA粉末加入乙醇杯中,经机械搅拌、超声分散获得均匀分散有PLLA粉末的乙醇溶液A,
(3)将分散有PLLA粉末的乙醇溶液A逐滴加入到分散有ZIF-8粉末的乙醇溶液B中或将分散有ZIF-8粉末的乙醇溶液B逐滴加入到分散有PLLA粉末的乙醇溶液A中,在超声下搅拌混合均匀获得混合悬浮液,所述搅拌和超声的时间为60~120min,转速为800~1200r/min,温度为30~60℃
(4)将混合悬浮液进行液固分离后,将所得固相,干燥获得混合粉末,混合粉末进行研磨,获得PLLA/ZIF-8复合粉末;
(5)将PLLA/ZIF-8复合粉末置于选择性激光烧结系统中,根据三维模型进行层层烧结,烧结完成后去除未烧结的粉末,即得到PLLA/ZIF-8复合骨支架,选择性激光烧结工艺参数为:激光功率为1.5~4W,扫描速度为100~200mm/s,扫描间距为0.5~1.5mm,光斑直径为0.3~0.5mm,粉层厚度为0.1~0.2mm,粉床预热温度为130~160℃。
与现有技术相比,本发明的优点及有益效果:
(1)本发明利用ZIF-8与PLLA基体存在较好的结合作用,提高ZIF-8与PLLA基体的界面结合能力,并促进ZIF-8在PLLA基体中的分散,进而增强PLLA支架的力学性能。
(2)利用ZIF-8良好的异质形核效应,加速PLLA的形核速率,提高PLLA的结晶度并细化PLLA晶粒,协同提高其力学性能。
(3)利用ZIF-8在酸性环境下降解的特性协同加速PLLA的降解。
(4)ZIF-8降解释放的锌离子参与多种酶的合成,有利于细胞在支架上的粘附与增殖,提高复合支架的生物学性能。
附图说明
图1为实施例1制得的PLLA/ZIF-8复合材料支架的SEM图;
图2为实施例2制得的PLLA/ZIF-8复合材料支架的SEM图;
图3为对比例1制得的PLLA/ZIF-8复合材料支架的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述,但本发明之内容并不局限于此。
实施例1
(1)利用电子天平称量0.4g的ZIF-8粉末,颗粒粒径为0.5~4μm,加入到盛有30mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的ZIF-8悬浮液。
(2)利用电子天平称量19.6g的PLLA粉末,颗粒粒径为100~150μm,加入到盛有50mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌,得到均匀稳定的PLLA悬浮液。
(3)将PLLA悬浮液逐滴加入到ZIF-8的混合悬浮液中,然后将混合溶液经磁力搅拌和超声分散混合均匀,机械搅拌的时间为60min,转速为900r/min,温度为50℃,接着将混合均匀的悬浮液进行过滤并在50℃条件下真空干燥12h,最终研磨得到均匀的PLLA/ZIF-8复合材料粉末。
(4)将上述得到的复合粉末平铺在选择性激光烧结系统中,利用激光按照设定的轨迹融化复合材料粉体,层层叠加,烧结完成后,采用压缩空气去除未烧结的粉体,最终构建与三维模型一致的生物骨支架,选择性激光烧结工艺参数为:激光功率为1.8W,扫描速度为100mm/s,扫描间距为1.0mm,光斑直径为0.3mm,粉层厚度为0.15mm,粉床预热温度为140℃。
(5)经力学性能测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料支架的拉伸强度和压缩强度分别为40MPa和50MPa。经扫描电镜发现,ZIF-8均匀分布在复合支架的表面。(图1)。
(6)经降解性能测试发现,在37℃的恒温水浴箱内浸泡一个月后,支架样品的质量从100%降低到88%;经细胞活性测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料上的细胞在培养7天后,粘附形貌、增殖速率和分化能力明显优于培养在纯PLLA支架上的细胞。经CCK-8测试发现,种植在PLLA/ZIF-8复合材料支架上的细胞在培养7天后,吸光度值(正比于细胞数)从0.4上升至3.1。
实施例2
(1)利用电子天平称量0.2g的ZIF-8粉末,颗粒粒径为0.5~4μm,加入到盛有30mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的ZIF-8悬浮液。
(2)利用电子天平称量19.8g的PLLA粉末,颗粒粒径为100~150μm,加入到盛有50mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的PLLA悬浮液。
(3)将PLLA悬浮液逐滴加入到ZIF-8的混合悬浮液中,然后将混合溶液经磁力搅拌和超声分散混合均匀,磁力搅拌的时间为60min,转速为900r/min,温度为50℃,接着将混合均匀的悬浮液进行过滤并在50℃条件下真空干燥12h,最终研磨得到均匀的PLLA/ZIF-8复合材料粉末。
(4)将上述得到的复合材粉末平铺在选择性激光烧结系统中,利用激光按照设定的轨迹融化复合材料粉体,层层叠加,烧结完成后,采用压缩空气去除未烧结的粉体,最终构建与三维模型一致的生物骨支架,选择性激光烧结工艺参数为选择性激光烧结工艺参数为:激光功率为1.8W,扫描速度为100mm/s,扫描间距为1.0mm,光斑直径为0.3mm,粉层厚度为0.15mm,粉床预热温度为140℃。
(5)经力学性能测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料支架的拉伸强度为28.4MPa,压缩强度为37.8MPa。经扫描电镜发现,复合支架表面出现少量的ZIF-8(图2)。
(6)经降解性能测试发现,在37℃的恒温水浴箱内浸泡一个月后,支架样品的质量从100%降低到92%;经细胞活性测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料上的细胞在培养7天后,粘附形貌、增殖速率和分化能力明显优于培养在纯PLLA支架上的细胞。经CCK-8测试发现,种植在PLLA/ZIF-8复合材料支架上的细胞在培养7天后,吸光度值(正比于细胞数)从0.4上升至2.7。
实施例3
(1)利用电子天平称量0.6g的ZIF-8粉末,颗粒粒径为0.5~4μm,加入到盛有30mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的ZIF-8悬浮液。
(2)利用电子天平称量19.4g的PLLA粉末,颗粒粒径为100~150μm,加入到盛有50mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的PLLA悬浮液。
(3)将PLLA悬浮液逐滴加入到ZIF-8的混合悬浮液中,然后将混合溶液经磁力搅拌和超声分散混合均匀,磁力搅拌的时间为60min,转速为900r/min,温度为50℃,接着将混合均匀的悬浮液进行过滤并在50℃条件下真空干燥12h,最终研磨得到均匀的PLLA/ZIF-8复合粉末。
(4)将上述得到的复合粉末平铺在选择性激光烧结系统中,利用激光按照设定的轨迹融化复合材料粉体,层层叠加,烧结完成后,采用压缩空气去除未烧结的粉体,最终构建与三维模型一致的生物骨支架,选择性激光烧结工艺参数为:激光功率为1.8W,扫描速度为100mm/s,扫描间距为1.0mm,光斑直径为0.3mm,粉层厚度为0.15mm,粉床预热温度为140℃。
(5)经力学性能测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料支架的拉伸强度为35.4MPa,压缩强度为42.7MPa。
(6)经降解性能测试发现,在37℃的恒温水浴箱内浸泡一个月后,支架样品的质量从100%降低到86%;经细胞活性测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料上的细胞在培养7天后,粘附形貌、增殖速率和分化能力明显优于培养在纯PLLA支架上的细胞。经CCK-8测试发现,种植在PLLA/ZIF-8复合材料支架上的细胞在培养7天后,吸光度值(正比于细胞数)从0.4上升至2.6。
对比例1
(1)利用电子天平称量0.8g的ZIF-8粉末,颗粒粒径为0.5~4μm,加入到盛有30mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的ZIF-8悬浮液。
(2)利用电子天平称量19.2g的PLLA粉末,颗粒粒径为100~150μm,加入到盛有50mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的PLLA悬浮液。
(3)将PLLA悬浮液缓慢加入到ZIF-8的混合悬浮液中,然后将混合溶液经磁力搅拌和超声分散混合均匀,磁力搅拌的时间为60min,转速为900r/min,温度为50℃,接着将混合均匀的悬浮液进行过滤并在50℃条件下真空干燥12h,最终研磨得到均匀的PLLA/ZIF-8复合材料粉末。
(4)将上述得到的复合粉末平铺在选择性激光烧结系统中,利用激光按照设定的轨迹融化复合材料粉体,层层叠加,烧结完成后,采用缩压空气去除未烧结的粉体,最终构建与三维模型一致的生物骨支架,选择性激光烧结工艺参数为:激光功率为1.8W,扫描速度为100mm/s,扫描间距为1.0mm,光斑直径为0.3mm,粉层厚度为0.15mm,粉床预热温度为140℃。
(5)经力学性能测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料支架的拉伸强度和压缩强度分别为27.8MPa和36.5MPa。经扫描电镜发现,复合支架表面出现大量ZIF-8团聚体(图3)。
(6)经降解性能测试发现,在37℃的恒温水浴箱内浸泡一个月后,支架样品的质量从100%降低到82%;经细胞活性测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料上的细胞在培养7天后,粘附形貌、增殖速率和分化能力明显优于培养在纯PLLA支架上的细胞。经CCK-8测试发现,种植在PLLA/ZIF-8复合材料支架上的细胞在培养7天后,吸光度值(正比于细胞数)从0.4上升至2.4。但相比本发明实施例1-3的PLLA/ZIF-8复合材料支架有所降低,这主要是释放的锌离子含量过多,抑制了细胞的增殖。
对比例2
(1)利用电子天平称量0.4g的ZIF-8粉末,颗粒粒径为0.5~4μm,加入到盛有30mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的ZIF-8悬浮液。
(2)利用电子天平称量19.6g的PLLA粉末,颗粒粒径为100~150μm,加入到盛有50mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后在机械搅拌和超声作用下,得到均匀稳定的PLLA悬浮液。
(3)将PLLA悬浮液缓慢加入到ZIF-8的混合悬浮液中,然后将混合溶液经磁力搅拌和超声分散混合均匀,磁力搅拌的时间为60min,转速为900r/min,温度为50℃,接着将混合均匀的悬浮液进行过滤并在50℃条件下真空干燥12h,最终研磨得到均匀的PLLA/ZIF-8复合材料粉末。
(4)将上述得到的复合粉末平铺在选择性激光烧结系统中,利用激光按照设定的轨迹融化复合材料粉体,层层叠加,烧结完成后,采用压缩空气去除未烧结的粉体,最终构建与三维模型一致的生物骨支架,选择性激光烧结工艺参数为:激光功率为1.8W,扫描速度为300mm/s,扫描间距为1.0mm,光斑直径为0.3mm,粉层厚度为0.15mm,粉床预热温度为140℃。
(5)经力学性能测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料支架的拉伸强度和压缩强度分别为25.4MPa和32.6MPa。
(6)经降解性能测试发现,在37℃的恒温水浴箱内浸泡一个月后,支架样品的质量从100%降低到82%;经细胞活性测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料上的细胞在培养7天后,粘附形貌、增殖速率和分化能力明显优于培养在纯PLLA支架上的细胞。经CCK-8测试发现,种植在PLLA/ZIF-8复合材料支架上的细胞在培养7天后,吸光度值(正比于细胞数)从0.4上升至2.3。
对比例3
(1)利用电子天平称量0.4g的ZIF-8粉末,颗粒粒径为0.5~4μm,加入到盛有30mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的ZIF-8悬浮液。
(2)利用电子天平称量19.6g的PLLA粉末,颗粒粒径为100~150μm,加入到盛有50mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的PLLA悬浮液。
(3)将PLLA悬浮液缓慢加入到ZIF-8的混合悬浮液中,然后将混合溶液经磁力搅拌和超声分散混合均匀,磁力搅拌的时间为60min,转速为900r/min,温度为50℃,接着将混合均匀的悬浮液进行过滤并在50℃条件下真空干燥12h,最终研磨得到均匀的PLLA/ZIF-8复合材料粉末。
(4)将上述得到的复合粉末平铺在选择性激光烧结系统中,利用激光按照设定的轨迹融化复合材料粉体,层层叠加,烧结完成后,采用压缩空气去除未烧结的粉体,最终构建与三维模型一致的生物骨支架,选择性激光烧结工艺参数为:激光功率为4.5W,扫描速度为100mm/s,扫描间距为1.0mm,光斑直径为0.3mm,粉层厚度为0.15mm,粉床预热温度为140℃。
(5)经力学性能测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料支架的拉伸强度和压缩强度分别为27.2MPa和35.4MPa。
(6)经降解性能测试发现,在37℃的恒温水浴箱内浸泡一个月后,支架样品的质量从100%降低到82%;经细胞活性测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料上的细胞在培养7天后,粘附形貌、增殖速率和分化能力明显优于培养在纯PLLA支架上的细胞。经CCK-8测试发现,种植在PLLA/ZIF-8复合材料支架上的细胞在培养7天后,吸光度值(正比于细胞数)从0.4上升至2.5。
对比例4
(1)利用电子天平称量0.4g的ZIF-8粉末,颗粒粒径为80~200nm,加入到盛有30mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌后,得到均匀稳定的ZIF-8悬浮液。
(2)利用电子天平称量19.6g的PLLA粉末,颗粒粒径为100~150μm,加入到盛有50mL无水乙醇溶液的烧杯中,经过超声搅拌,得到均匀稳定的PLLA悬浮液。
(3)将PLLA悬浮液逐滴加入到ZIF-8的混合悬浮液中,然后将混合溶液经磁力搅拌和超声分散混合均匀,机械搅拌的时间为60min,转速为900r/min,温度为50℃,接着将混合均匀的悬浮液进行过滤并在50℃条件下真空干燥12h,最终研磨得到均匀的PLLA/ZIF-8复合材料粉末。
(4)将上述得到的复合粉末平铺在选择性激光烧结系统中,利用激光按照设定的轨迹融化复合材料粉体,层层叠加,烧结完成后,采用压缩空气去除未烧结的粉体,最终构建与三维模型一致的生物骨支架,选择性激光烧结工艺参数为:激光功率为1.8W,扫描速度为100mm/s,扫描间距为1.0mm,光斑直径为0.3mm,粉层厚度为0.15mm,粉床预热温度为140℃。
(5)经力学性能测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料支架的拉伸强度和压缩强度分别为26.3MPa和34.9MPa。经扫描电镜发现,发现ZIF-8在基体中局部团聚。
(6)经降解性能测试发现,在37℃的恒温水浴箱内浸泡一个月后,支架样品的质量从100%降低到84%;经细胞活性测试发现,PLLA/ZIF-8复合材料上的细胞在培养7天后,粘附形貌、增殖速率和分化能力明显优于培养在纯PLLA支架上的细胞。经CCK-8测试发现,种植在PLLA/ZIF-8复合材料支架上的细胞在培养7天后,吸光度值(正比于细胞数)从0.4上升至2.7。

Claims (8)

1.一种PLLA/ZIF-8复合骨支架,其特征在于:所述复合骨支架按质量百分比计组成如下,PLLA97~99.5wt%,ZIF-80.5~3wt%。
2.根据权利要求1所述的一种PLLA/ZIF-8复合骨支架,其特征在于:所述复合骨支架按质量百分比计组成如下,PLLA97~99wt%,ZIF-81~3wt%。
3.制备如权利要求1或2所述的一种PLLA/ZIF-8复合骨支架的方法,其特征在于,包括如下步骤:将分散有PLLA粉末的乙醇溶液A逐滴加入到分散有ZIF-8粉末的乙醇溶液B中或将分散有ZIF-8粉末的乙醇溶液B逐滴加入到分散有PLLA粉末的乙醇溶液A中,在超声下搅拌形成PLLA/ZIF-8混合悬浮液,固液分离,所得固相经干燥、研磨获得复合粉末,所述复合粉末经选择性激光烧结获得PLLA/ZIF-8复合骨支架。
4.根据权利要求3所述的一种PLLA/ZIF-8复合骨支架的制备方法,其特征在于:所述PLLA粉末的粒径为100~150μm,熔点为175~180℃。
5.根据权利要求3所述的一种PLLA/ZIF-8复合骨支架的制备方法,其特征在于:所述ZIF-8粉末的粒径为0.5~4μm,纯度≥98%。
6.根据权利要求3所述的一种PLLA/ZIF-8复合骨支架的制备方法,其特征在于:所述分散有PLLA粉末的乙醇溶液A中,PLLA粉末与乙醇的固液质量体积比为0.3~0.5g:1ml。
所述分散有ZIF-8粉末的乙醇溶液B中,ZIF-8粉末与乙醇的固液质量体积比为0.005~0.02g:1ml。
7.根据权利要求3所述的一种PLLA/ZIF-8复合骨支架的制备方法,其特征在于:所述超声下搅拌的时间为60~120min,转速为800~1200r/min,温度为30~60℃。
8.根据权利要求3所述的一种PLLA/ZIF-8复合骨支架的制备方法,其特征在于:选择性激光烧结工艺参数为:激光功率为1.5~4W,扫描速度为100~200mm/s,扫描间距为0.5~1.5mm,光斑直径为0.3~0.5mm,粉层厚度为0.1~0.2mm,粉床预热温度为130~160℃。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111572022A (zh) * 2020-05-19 2020-08-25 中南大学 一种利用高岭石改善左旋聚乳酸骨支架降解性能的方法
CN111991614A (zh) * 2020-08-31 2020-11-27 江西理工大学 一种缓释锌离子的左旋聚乳酸羟基磷灰石支架及其制备方法
CN113713169A (zh) * 2021-07-23 2021-11-30 温州医科大学 一种近红外光敏感的zif8功能化明胶纳米纤维支架体系及其应用
CN114621484A (zh) * 2022-04-01 2022-06-14 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种仿生矿化骨修复支架的制备方法
CN114949345A (zh) * 2022-05-11 2022-08-30 江西理工大学 一种生物矿化赋予骨支架生物活性及成骨性能的制备方法
CN115154670A (zh) * 2022-07-26 2022-10-11 江西理工大学 一种石墨烯相氮化碳-硫化铋/高分子复合气管支架

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102935019A (zh) * 2012-10-19 2013-02-20 华中科技大学 一种基于微球选择性激光烧结的梯度叠层多孔支架及其制备方法
DE102011116863A1 (de) * 2011-10-25 2013-04-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Sicherung einer Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess und abgesicherte Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess
CN105944147A (zh) * 2016-04-25 2016-09-21 四川大学 一种多尺度可控微孔结构骨组织工程支架及其制备方法
CN105968755A (zh) * 2016-05-24 2016-09-28 南京理工大学 一种金属有机骨架调控的聚乳酸蜂窝状多孔膜及其制备方法
CN109224134A (zh) * 2018-10-17 2019-01-18 四川大学 一种新型引导骨组织再生双层膜及其制备方法
CN109985279A (zh) * 2019-04-01 2019-07-09 上海师范大学 一种复合有载药mof的微图案化纳米纤维材料及其制备方法和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011116863A1 (de) * 2011-10-25 2013-04-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Sicherung einer Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess und abgesicherte Vorrichtung für einen thermodynamischen Kreisprozess
CN102935019A (zh) * 2012-10-19 2013-02-20 华中科技大学 一种基于微球选择性激光烧结的梯度叠层多孔支架及其制备方法
CN105944147A (zh) * 2016-04-25 2016-09-21 四川大学 一种多尺度可控微孔结构骨组织工程支架及其制备方法
CN105968755A (zh) * 2016-05-24 2016-09-28 南京理工大学 一种金属有机骨架调控的聚乳酸蜂窝状多孔膜及其制备方法
CN109224134A (zh) * 2018-10-17 2019-01-18 四川大学 一种新型引导骨组织再生双层膜及其制备方法
CN109985279A (zh) * 2019-04-01 2019-07-09 上海师范大学 一种复合有载药mof的微图案化纳米纤维材料及其制备方法和应用

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111572022A (zh) * 2020-05-19 2020-08-25 中南大学 一种利用高岭石改善左旋聚乳酸骨支架降解性能的方法
CN111572022B (zh) * 2020-05-19 2021-08-17 中南大学 一种利用高岭石改善左旋聚乳酸骨支架降解性能的方法
CN111991614A (zh) * 2020-08-31 2020-11-27 江西理工大学 一种缓释锌离子的左旋聚乳酸羟基磷灰石支架及其制备方法
CN111991614B (zh) * 2020-08-31 2022-05-20 江西理工大学 一种缓释锌离子的左旋聚乳酸羟基磷灰石支架及其制备方法
CN113713169A (zh) * 2021-07-23 2021-11-30 温州医科大学 一种近红外光敏感的zif8功能化明胶纳米纤维支架体系及其应用
CN114621484A (zh) * 2022-04-01 2022-06-14 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种仿生矿化骨修复支架的制备方法
CN114949345A (zh) * 2022-05-11 2022-08-30 江西理工大学 一种生物矿化赋予骨支架生物活性及成骨性能的制备方法
CN115154670A (zh) * 2022-07-26 2022-10-11 江西理工大学 一种石墨烯相氮化碳-硫化铋/高分子复合气管支架
CN115154670B (zh) * 2022-07-26 2024-02-02 江西理工大学 一种石墨烯相氮化碳-硫化铋/高分子复合气管支架

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