專利名稱：一種復(fù)合生物材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合生物材料及其制備方法，尤其是碳纖維增強(qiáng)羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合生物材料及其制備方法背景技術(shù)聚乳酸(PLA)是可吸收聚合物，它具有無(wú)毒、無(wú)刺激和生物相容性好等特性，在人體內(nèi)可降解成乳酸，而且自然代謝，無(wú)殘留，因此廣泛用作骨折修復(fù)材料、手術(shù)縫合線、控釋藥物等。盡管PLA具有很多優(yōu)良的性能，但由于單純的PLA骨折內(nèi)固定裝置機(jī)械強(qiáng)度較低，還不能滿足很多功能骨骼的固定要求，因此須采用與其它材料復(fù)合達(dá)到增強(qiáng)的目的。而碳纖維(CF)則以其高強(qiáng)度和優(yōu)良的生物相容性成為首選的PLA增強(qiáng)材料。但是，CF增強(qiáng)PLA由于降解產(chǎn)物呈酸性，易引起體內(nèi)炎癥反應(yīng)，應(yīng)用受到了限制。
羥基磷灰石(HA)具有良好的生物活性和骨傳導(dǎo)性，能夠與骨直接形成鍵性結(jié)合，大量地應(yīng)用于骨替換植入材料。但其機(jī)械性能不佳，易脆，對(duì)負(fù)荷承載性差，不能完全適宜于骨組織工程的要求。將HA與PLA復(fù)合，可以提高材料韌性，滿足骨替換植入材料的機(jī)械強(qiáng)度要求；可以解決PLA對(duì)X光片只有穿透能力，不利于顯影觀察的問(wèn)題；而且PLA的酸性降解產(chǎn)物可被HA緩沖，同時(shí)HA的骨誘導(dǎo)性可提供良好的骨細(xì)胞粘附生長(zhǎng)環(huán)境，復(fù)合物的多孔結(jié)構(gòu)則為細(xì)胞生長(zhǎng)、組織再生及血管化提供條件，符合骨組織工程的生物學(xué)要求，國(guó)內(nèi)外已有這方面的報(bào)道。但是HA/PLA復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度也不理想，尤其不能滿足大塊骨段固定強(qiáng)度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度且具有很好的生物降解性能的復(fù)合生物材料及其制備方法。
本發(fā)明的復(fù)合生物材料，其組分及其重量百分比含量如下聚乳酸(PLA) 80～90％羥基磷灰石(HA)8.8～19.2％碳纖維(CF)0.8～1.2％上述組分之和為100％。
發(fā)明的復(fù)合生物材料的制備方法，其步驟如下按比例取聚乳酸、羥基磷灰石和碳纖維，先將聚乳酸和羥基磷灰石混合，加入溶劑氯仿，充分?jǐn)嚢?，得到聚乳?羥基磷灰石懸浮液，攪拌下將碳纖維分散在聚乳酸/羥基磷灰石懸浮液中，常溫下?lián)]發(fā)溶劑得到浸漬帶，將浸漬帶放入模具中，在10-12MPa壓力，160-180℃溫度下熱壓成型。
本發(fā)明的有益效果在于發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)羥基磷灰石/聚乳酸三元復(fù)合材料(CF/HA/PLA)，其中CF提供力學(xué)性能，HA提供生物學(xué)性能，而PLA既起到了三元復(fù)合材料中的粘結(jié)性能，該材料制備方法簡(jiǎn)單，且與已有CF增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料和HA/PLA復(fù)合材料相比，能克服酸性過(guò)大引起體內(nèi)炎癥、機(jī)械強(qiáng)度低、在X光片上顯影差等缺點(diǎn)，可成為既具有生物活性，又具有可吸收性和降解性的高強(qiáng)度骨折內(nèi)固定材料。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1復(fù)合生物材料的組分及其重量百分比含量聚乳酸(PLA)90％、羥基磷灰石(HA)9.0％、碳纖維(CF)1.0％。
制備方法按比例取PLA、HA和CF，先將PLA和HA混合，加入溶劑氯仿，充分?jǐn)嚢瑁玫紿A/PLA懸浮液，然后攪拌下將CF均勻分散在HA/PLA懸浮液中，常溫下?lián)]發(fā)溶劑得到浸漬帶，將浸漬帶放入模具中，將裝有預(yù)浸帶的模具放入熱壓機(jī)，在160℃和10MPa下熱壓20分鐘成型，開(kāi)模取出試樣。
測(cè)試復(fù)合材料的力學(xué)性能和生物降解性能將制得的材料置于模擬體液(pH7.4的PBS液，配方NaCl 137mmol/L，KCl 2.7mmol/L，Na2HPO44.3mmol/L，KH2PO41.4mmol/L)中，浸泡3個(gè)月，取出洗滌干燥，測(cè)定浸泡材料溶液的pH值變化和復(fù)合材料降解過(guò)程中的力學(xué)強(qiáng)度變化(見(jiàn)表1)。
表1

在模擬體液(pH7.4的PBS液)中浸泡6個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)測(cè)試材料已經(jīng)支離破碎，聚乳酸基本降解，可以被體液吸收，進(jìn)而排出體外。測(cè)試浸泡材料溶液的pH值為7.0，不會(huì)引起體內(nèi)炎癥反應(yīng)。
實(shí)施例2復(fù)合生物材料的組分及其重量百分比含量聚乳酸(PLA)85％、羥基磷灰石(HA)13.8％、碳纖維(CF)1.2％。
制備方法按比例取PLA、HA和CF，先將PLA和HA混合，加入溶劑氯仿，充分?jǐn)嚢?，得到HA/PLA懸浮液，然后攪拌下將CF均勻分散在HA/PLA懸浮液中，常溫下?lián)]發(fā)溶劑得到浸漬帶，將浸漬帶放入模具中，將裝有預(yù)浸帶的模具放入熱壓機(jī)，在170℃和12MPa下熱壓25分鐘成型，開(kāi)模取出試樣。
測(cè)試復(fù)合材料的力學(xué)性能和生物降解性能將制得的材料置于模擬體液(pH7.4的PBS液，配方同實(shí)施1)中，浸泡3個(gè)月，取出洗滌干燥，測(cè)定浸泡材料溶液的pH值變化和復(fù)合材料降解過(guò)程中的力學(xué)強(qiáng)度變化(見(jiàn)表2)。
表2

在模擬體液(pH7.4的PBS液)中浸泡6個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)測(cè)試材料已經(jīng)支離破碎，聚乳酸基本降解，可以被體液吸收，進(jìn)而排出體外。測(cè)試浸泡材料溶液的pH值為7.3，不會(huì)引起體內(nèi)炎癥反應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合生物材料，其特征是它的組分及其重量百分比含量如下聚乳酸80～90％羥基磷灰石8.8～19.2％碳纖維0.8～1.2％上述組分之和為100％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合生物材料的制備方法，其特征是步驟如下按比例取聚乳酸、羥基磷灰石和碳纖維，先將聚乳酸和羥基磷灰石混合，加入溶劑氯仿，充分?jǐn)嚢?，得到聚乳?羥基磷灰石懸浮液，攪拌下將碳纖維分散在聚乳酸/羥基磷灰石懸浮液中，常溫下?lián)]發(fā)溶劑得到浸漬帶，將浸漬帶放入模具中，在10-12MPa壓力，160-180℃溫度下熱壓成型。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的復(fù)合生物材料含有重量百分比80－90％的聚乳酸、8.8－19.2％的羥基磷灰石、0.8－1.2％的碳纖維。制備步驟如下按比例取聚乳酸、羥基磷灰石和碳纖維，先將聚乳酸和羥基磷灰石混合，加入溶劑氯仿，充分?jǐn)嚢?，得到聚乳?羥基磷灰石懸浮液，將碳纖維分散在聚乳酸/羥基磷灰石懸浮液中，揮發(fā)溶劑得到浸漬帶，將浸漬帶放入模具中，在10－12MPa壓力，160－180℃溫度下熱壓成型。發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)羥基磷灰石/聚乳酸三元復(fù)合材料制備方法簡(jiǎn)單，與已有CF增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料和HA/PLA復(fù)合材料相比，能克服酸性過(guò)大引起體內(nèi)炎癥、機(jī)械強(qiáng)度低、在X光片上顯影差等缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61L27/00GK1850300SQ200610050190
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月4日
發(fā)明者沈烈, 彭懋, 喬飛, 張稚燕, 鄭強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)