專利名稱：鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及應用于生物醫(yī)學領域的有機-無機復合多孔骨修復材料的制造工藝， 尤其涉及制備鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料的方法。
背景技術：
目前，骨缺損修復中，骨再生主要按三種基本機制進行，即骨傳導、骨生成和骨誘 導。骨傳導是指新生骨組織沿生物相容性材料表面或孔隙爬行生長，主要發(fā)生在材料與宿 主骨接觸部位，其成骨作用有限，骨傳導性材料僅僅為新骨組織遷移提供生物相容性界面； 骨生成是指缺損部位的成骨性干細胞在生物活性表面發(fā)生定向分化并誘發(fā)骨再生的過程； 骨誘導是指血管周圍游走的未分化間充質干細胞分化形成骨組織的過程，具有骨誘導性的 材料通常能在非骨部位成骨，如可以在皮下或肌肉中誘發(fā)骨形成。羥基磷灰石(HA)和磷酸 三鈣(3-TCP)等磷酸鈣類生物材料，與脊椎動物骨和齒的主要無機成分相近，具有良好的 生物相容性，植入骨組織后能在界面上與骨形成很強的化學鍵合，已在臨床得到應用。多孔 狀的鈣磷生物陶瓷，不僅具有良好的生物相容性和獨特的可控制降解性能，而且在一定的 條件下具有骨誘導性，因而成為材料研究的熱點之一。作為骨組織修復、替換材料，總是希望在具有良好生物活性的同時，又具有較好的 力學強度。多孔鈣磷生物陶瓷通常采用高溫燒結的方法制備，已有研究結果表明，高溫燒 結會在一定程度上降低材料的生物活性。因此，在實際制備過程中，為提高材料的生物學 活性，希望能適當降低陶瓷的燒結溫度，但材料的強度往往較難保證；而為了保證材料較高 的強度，又常采用提高燒結溫度或延長燒結時間的方法，導致材料晶粒尺寸變大，結晶度增 高，結果是其生物活性下降。為了在較低溫度燒結時仍能得到具有較高力學性能的鈣磷生物陶瓷，開發(fā)了多種 方法①加入燒結助劑促進燒結；②使用高強的第二相進行增韌；③預燒增韌；④稀土增 韌；⑤制備晶須增韌復相陶瓷；⑥與氧化鋯、氧化鋁復合等。通過上述方法，雖然能大大改 善鈣磷陶瓷的力學性能，但同時對陶瓷的生物學性能產生一定的負面影響。加入增韌燒結 助劑后，大多形成玻璃化燒結，燒成體晶粒大，骨傳導性和骨誘導性能降低；有的增韌燒結 助劑會帶來一些不希望的雜相；加入的復合增強材料，通常都是生物惰性材料，實際應用中 不能降解，將長期在生物體內留存。為了避免常規(guī)高溫爐燒結帶來的缺陷，對采用不同的燒結工藝制備鈣磷生物活性 陶瓷進行了探索，如采用微波燒結、放電等離子體燒結等。這些方法盡管能得到比常規(guī)燒結 具有更佳綜合性能的多孔陶瓷，但陶瓷仍然要經受高溫過程?？梢?，同時提高生物陶瓷的力 學性能和生物活性是一對矛盾。為了彌補單一材料的不足，制備具有更好性能的生物材料，近年來，復合骨修復材 料得到了更多的研究。殼聚糖是一種天然的生物可降解多糖，其降解產物為氨基葡萄糖，有 一定的堿性，對人體及組織無毒、無害，且具有優(yōu)異的生物相容性、生物可降解性，是理想的
3細胞外基質材料，可促進多種組織細胞的黏附和增殖。納米羥基磷灰石(nano-HA)除了具 有傳統(tǒng)HA的特性外，在理化性質和生物學方面有更大的優(yōu)越性。納米羥基磷灰石與殼聚糖 復合制備的多孔支架，在保持良好生物學性能的基礎上，材料的強度、韌性都得到一定程度 的提高，但仍存在工藝不穩(wěn)定、制備周期長及復合材料力學性能偏低等不足。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種制備鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥 基磷灰石復合涂層多孔材料的方法，在不改變現(xiàn)有工藝的條件下，制備出具有良好生物活 性的多孔骨修復材料。本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料的制備方法，特點是選擇孔 隙尺寸在300 600 u m、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷，在質量百分比為0. 5 5%的 殼聚糖醋酸溶液中加入納米羥基磷灰石制成懸浮液，對多孔鈣磷陶瓷進行表面涂覆，殼聚 糖-羥基磷灰石懸浮液中羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為(6 1) (1 5)，經交聯(lián)處 理，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料。進一步地，上述的鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料的制備方法， 首先，稱取占溶液總質量的0. 5 5%的殼聚糖溶解于質量濃度為1 5%的醋酸溶液中， 制成殼聚糖醋酸溶液；其次，按羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為(6 1) (1 5)稱取納米羥基磷灰 石粉末；然后，將納米羥基磷灰石粉末加入到殼聚糖醋酸溶液中，攪拌得到殼聚糖-羥基 磷灰石懸浮液；繼而，將孔隙尺寸在300 600 ym、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷緩慢浸入 殼聚糖_羥基磷灰石懸浮液中，完全浸沒后再緩慢提出，在離心機中離心處理，去除多余懸 浮液；最后，將帶有涂層的多孔材料干燥后，放入質量濃度為0. 25 2. 5%的交聯(lián)劑溶 液中交聯(lián)處理，用無水乙醇清洗，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料。更進一步地，上述的鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料的制備方 法，其中，所述交聯(lián)處理的時間為3 24h ；所述交聯(lián)劑為甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一 種。再進一步地，上述的鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料的制備方 法，其中，所述離心處理時離心機轉速在250 500轉/分鐘。本發(fā)明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在①本發(fā)明在多孔鈣磷陶瓷基體上制備殼聚糖-羥基磷灰石涂層，提高了多孔材料 的表面生物活性；②基體為具有網狀孔隙結構的鈣磷陶瓷，可采用現(xiàn)有工藝制備，適應范圍廣；涂層 為有機_無機復合材料，綜合了殼聚糖和納米羥基磷灰石的優(yōu)點，且可根據實際需要方便 地調整材料表面的組成，賦予多孔材料更好的綜合性能；③涂層處理全部在常溫進行，為以后材料的載藥、復合生長因子奠定了良好的基
4石出。


下面結合附圖對本發(fā)明技術方案作進一步說明圖1 實施例1的鈣磷陶瓷表面的SEM照片；圖2 實施例1的鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合多孔骨修復材料表面的SEM 照片。
具體實施例方式因材料的生物活性主要受其表面性質的影響，所以，應在保證多孔鈣磷生物陶瓷 力學性能的基礎上，對其進行適當?shù)谋砻嫣幚?，以提高材料的表面生物活性，使多孔陶瓷?有優(yōu)良的綜合性能。本發(fā)明制備鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料的方法，選擇孔隙 尺寸在300 600μ m、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷，在質量百分比為0. 5 5%的 殼聚糖醋酸溶液中加入一定量的納米羥基磷灰石制成懸浮液，對多孔鈣磷陶瓷進行表面涂 覆，殼聚糖-羥基磷灰石懸浮液中羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為(6 1) (1 5)，經 交聯(lián)處理，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料。在多孔鈣磷陶瓷基體 上制備殼聚糖_羥基磷灰石涂層，以提高多孔材料的表面生物活性。實施例1 稱取占溶液總質量的殼聚糖溶解于質量濃度為的醋酸溶液中，制成殼聚 糖醋酸溶液；按羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為2 1稱取納米羥基磷灰石粉末；把納米羥基磷灰石粉末加入殼聚糖醋酸溶液中，充分攪拌得到殼聚糖-羥基磷灰 石懸浮液；將孔隙尺寸在300 600 μ m、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷緩慢浸入殼聚 糖_羥基磷灰石懸浮液中，完全浸沒后再緩慢提出，在離心機中于400轉/分鐘離心處理， 以去除多余懸浮液；帶有涂層的多孔材料干燥后，放入質量濃度為0. 25%的戊二醛溶液交聯(lián)劑溶液交 聯(lián)處理3h，然后用無水乙醇清洗，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料。圖1可以表明，鈣磷陶瓷表面為光滑的顆粒。圖2可以表明，處理后，陶瓷基體覆 蓋著復合涂層，在微觀上變得粗糙不平。涂層處理后，陶瓷材料的表面形貌發(fā)生了很大的變 化，微觀上，原來光滑的顆粒表面涂覆了粗糙不平的復合涂層。實施例2 稱取占溶液總質量5 %的殼聚糖溶解于質量濃度為3 %的醋酸溶液中，制成殼聚 糖醋酸溶液；按羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為1 1稱取納米羥基磷灰石粉末；把納米羥基磷灰石粉末加入殼聚糖醋酸溶液中，充分攪拌得到殼聚糖-羥基磷灰 石懸浮液；將孔隙尺寸在300 600 μ m、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷緩慢浸入殼聚糖-羥基磷灰石懸浮液中，完全浸沒后再緩慢提出，在離心機中于500轉/分鐘離心處理， 以去除多余懸浮液；帶有涂層的多孔材料干燥后，放入質量濃度為1. 5%的乙二醛溶液交聯(lián)劑溶液交 聯(lián)處理14h，然后用無水乙醇清洗，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料。實施例3 稱取占溶液總質量3 %的殼聚糖溶解于質量濃度為5 %的醋酸溶液中，制成殼聚糖醋酸溶液；按羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為3 5稱取納米羥基磷灰石粉末；把納米羥基磷灰石粉末加入殼聚糖醋酸溶液中，充分攪拌得到殼聚糖-羥基磷灰 石懸浮液；將孔隙尺寸在300 600 μ m、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷緩慢浸入殼聚 糖_羥基磷灰石懸浮液中，完全浸沒后再緩慢提出，在離心機中于450轉/分鐘離心處理， 以去除多余懸浮液；帶有涂層的多孔材料干燥后，放入質量濃度為2. 5%的甲醛溶液交聯(lián)劑溶液交聯(lián) 處理24h，然后用無水乙醇清洗，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料。實施例4 稱取占溶液總質量0. 5 %的殼聚糖溶解于質量濃度為1 %的醋酸溶液中，制成殼 聚糖醋酸溶液；按羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為1 5稱取納米羥基磷灰石粉末；把納米羥基磷灰石粉末加入殼聚糖醋酸溶液中，充分攪拌得到殼聚糖-羥基磷灰 石懸浮液；將孔隙尺寸在300 600 μ m、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷緩慢浸入殼聚 糖_羥基磷灰石懸浮液中，完全浸沒后再緩慢提出，在離心機中于300轉/分鐘離心處理， 以去除多余懸浮液；帶有涂層的多孔材料干燥后，放入質量濃度為0. 5%的戊二醛溶液交聯(lián)處理3h， 然后用無水乙醇清洗，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料。實施例5:稱取占溶液總質量2%的殼聚糖溶解于質量濃度為4%的醋酸溶液中，制成殼聚 糖醋酸溶液；按羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為6 1稱取納米羥基磷灰石粉末；把納米羥基磷灰石粉末加入殼聚糖醋酸溶液中，充分攪拌得到殼聚糖-羥基磷灰 石懸浮液；將孔隙尺寸在300 600 μ m、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷緩慢浸入殼聚 糖_羥基磷灰石懸浮液中，完全浸沒后再緩慢提出，在離心機中于250轉/分鐘離心處理， 以去除多余懸浮液；帶有涂層的多孔材料干燥后，放入質量濃度為1. 25%的戊二醛溶液交聯(lián)劑溶液交 聯(lián)處理10h，然后用無水乙醇清洗，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料。綜上所述，本發(fā)明在多孔鈣磷陶瓷基體上制備殼聚糖-羥基磷灰石涂層，提高了 多孔材料的表面生物活性；基體為具有網狀孔隙結構的鈣磷陶瓷，可采用現(xiàn)有工藝制備，適應范圍廣；涂層為有機-無機復合材料，綜合了殼聚糖和納米羥基磷灰石的優(yōu)點，且可根據 實際需要方便地調整材料表面的組成，賦予多孔材料更好的綜合性能；涂層處理全部在常 溫進行，為以后材料的載藥、復合生長因子奠定了良好的基礎。 需要理解到的是以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本技術領域的普通 技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤 飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料的制備方法，其特征在于選擇孔隙尺寸在300～600μm、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷，在質量百分比為0.5～5％的殼聚糖醋酸溶液中加入納米羥基磷灰石制成懸浮液，殼聚糖-羥基磷灰石懸浮液中羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為(6～1)∶(1～5)，對多孔鈣磷陶瓷進行表面涂覆，經交聯(lián)處理，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料。
2.根據權利要求1所述的鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料的制備方 法，其特征在于首先，稱取占溶液總質量0. 5 5%的殼聚糖溶解于質量濃度為1 5%的醋酸溶液 中，制成殼聚糖醋酸溶液；其次，按羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為(6 1) (1 5)稱取納米羥基磷灰石粉末；然后，將納米羥基磷灰石粉末加入到殼聚糖醋酸溶液中，攪拌得到殼聚糖_羥基磷灰 石懸浮液；繼而，將孔隙尺寸在300 600 ym、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷緩慢浸入殼聚 糖_羥基磷灰石懸浮液中，完全浸沒后再緩慢提出，在離心機中離心處理，去除多余懸浮 液；最后，將帶有涂層的多孔材料干燥后，放入質量濃度為0. 25 2. 5%的交聯(lián)劑溶液中 交聯(lián)處理，用無水乙醇清洗，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料。
3.根據權利要求2所述的鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料的制備方 法，其特征在于所述交聯(lián)處理的時間為3 24h。
4.根據權利要求2所述的鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料的制備方 法，其特征在于所述交聯(lián)劑為甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一種。
5.根據權利要求2所述的鈣磷陶瓷/殼聚糖_羥基磷灰石復合涂層多孔材料的制備方 法，其特征在于所述離心處理時離心機轉速在250 500轉/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料的方法，選擇孔隙尺寸在300～600μm、具有網狀孔隙結構的多孔鈣磷陶瓷，在質量百分比為0.5～5％的殼聚糖醋酸溶液中加入納米羥基磷灰石制成懸浮液，對多孔鈣磷陶瓷進行表面涂覆，殼聚糖-羥基磷灰石懸浮液中羥基磷灰石與殼聚糖的質量比為(6～1)∶(1～5)，經交聯(lián)處理，得到鈣磷陶瓷/殼聚糖-羥基磷灰石復合涂層多孔材料。本發(fā)明技術方案在多孔鈣磷陶瓷基體上制備殼聚糖-羥基磷灰石涂層，提高了多孔材料的表面生物活性；涂層為有機-無機復合材料，綜合了殼聚糖和納米羥基磷灰石的優(yōu)點，且可根據實際需要方便地調整材料表面的組成，賦予多孔材料更好的綜合性能。
文檔編號A61L27/34GK101829358SQ20101014255
公開日2010年9月15日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者董寅生, 顧明澤 申請人:蘇州普霖生物科技有限公司