具有取向通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合骨修復(fù)支架的制備方法
【專利摘要】具有取向通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合骨修復(fù)支架的制備方法，將粘稠狀的磷酸鈣-聚氨酯復(fù)合材料制成厚度0.02~3mm，優(yōu)選厚度為1~2mm的膜后，將具有與所需通道徑相適應(yīng)直徑的金屬絲間隔排布于其表面并卷曲成柱塊狀實(shí)體后，于90~120℃（最大允許范圍75~150℃，優(yōu)選90~120℃）條件下熟化1~48小時(shí)，優(yōu)選熟化2~12小時(shí)使其固化，然后在含有電解質(zhì)成分的電解液中以其中各取向排列的金屬絲為陽(yáng)極、以惰性電極為陰極的電解方式除去金屬絲，得到所述的具有取向通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合骨修復(fù)支架。該方法簡(jiǎn)便易行，能制備出有取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸鈣-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架，利于細(xì)胞和組織長(zhǎng)入，促進(jìn)骨組織再生修復(fù)。
【專利說(shuō)明】具有取向通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合骨修復(fù)支架的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有取向通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合骨修復(fù)支架的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]作為骨組織工程中物質(zhì)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的多孔支架極大地影響著細(xì)胞行為及組織的重建，適宜的孔道結(jié)構(gòu)是多孔支架在骨組織工程中能否發(fā)揮最優(yōu)成骨效能的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的“海綿狀”各向同性孔隙結(jié)構(gòu)的骨組織工程支架存在大孔間連接通道較小的“瓶頸”問(wèn)題(大孔之間往往僅通過(guò)幾微米至十幾微米的小孔連通)，使細(xì)胞和組織難以滲透長(zhǎng)入支架內(nèi)部，普遍存在的問(wèn)題是新生骨組織往往只在支架的外緣形成，影響了應(yīng)用效果。具有“蓮藕狀”取向通道結(jié)構(gòu)的組織工程支架孔隙貫通性好，利于細(xì)胞和組織向支架內(nèi)部滲透長(zhǎng)入。
[0003]近年來(lái)已有制備具有取向通道結(jié)構(gòu)骨修復(fù)支架的報(bào)道，如中國(guó)專利CN102641523A報(bào)道了一種高溫?zé)Y(jié)(125(T1350°C)去除取向排列模板制備蜂窩狀羥基磷灰石陶瓷支架的方法，盡管骨組織中的無(wú)機(jī)成分也為納米磷灰石，但其中仍含有有機(jī)成分，因此其微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能與燒結(jié)后的單一羥基磷灰石陶瓷間是有顯著差異的，燒結(jié)后的磷灰石陶瓷硬度大，植入骨缺損區(qū)后力學(xué)性能與自體骨不匹配，易產(chǎn)生應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，影響骨組織再生修復(fù)。中國(guó)專利CN103263692A報(bào)道了采用物理抽出或化學(xué)溶解方法除去模板的方法制備了孔道成管狀排列的納米羥基磷灰石-聚酰胺取向孔結(jié)構(gòu)支架，盡管對(duì)比研究顯示制備的類自然骨取向性結(jié)構(gòu)支架在細(xì)胞和組織向支架內(nèi)部滲透和促進(jìn)骨組織重建方面表現(xiàn)優(yōu)異，但納米羥基磷灰石-聚酰胺支架不可生物降解，將長(zhǎng)期作為“異物”留存在體內(nèi)。聚氨酯是一種可以在體內(nèi)降解的醫(yī)用高分子聚合物成分，但其特點(diǎn)是粘性很大。將包括金屬絲等纖維絲埋置在含有聚氨酯基的復(fù)合材料體中，和/或難以通過(guò)物理抽出或簡(jiǎn)單的化學(xué)腐蝕等方式將其從固化后的支架體中去除，因此中國(guó)專利CN103263692A報(bào)道的方法難以在含有聚氨酯基的復(fù)合材料中使用。因此，開(kāi)發(fā)一種制備方法更為簡(jiǎn)便、質(zhì)量和效果更為可靠的具有高孔隙貫通性的降解可調(diào)控的仿生復(fù)合骨修復(fù)支架，以滿足對(duì)高性能組織工程支架的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述情況，本發(fā)明提供了一種制備具有取向通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合骨修復(fù)支架的更為簡(jiǎn)便易行的新方法。
[0005]本發(fā)明具有取向通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合骨修復(fù)支架制備方法的基本過(guò)程，是將粘稠狀的磷酸鈣-聚氨酯復(fù)合材料制成厚度0.02?3_，優(yōu)選厚度為廣2_的膜后，將具有與所需通道徑相適應(yīng)直徑的金屬絲間隔排布于其表面并卷曲成柱塊狀實(shí)體后，于9(T120°C (最大允許范圍75?150°C，優(yōu)選9(Tl20°C)條件下熟化I?48小時(shí)，優(yōu)選的熟化時(shí)間為2?12小時(shí)，使其固化。熟化過(guò)程中，提高熟化的溫度，熟化的時(shí)間可相應(yīng)減少；熟化過(guò)程時(shí)的溫度較低時(shí)，則需要較長(zhǎng)的熟化時(shí)間才能使材料完全固化成型。例如對(duì)比實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)熟化溫度為90°C時(shí)，熟化固化過(guò)程約24小時(shí)即可完成；熟化溫度為110°C時(shí)，則約2小時(shí)即可完成熟化而實(shí)現(xiàn)固化。將熟化后的支架材料置于含有電解質(zhì)的酸性電解液中，以其中各取向排列的金屬絲為陽(yáng)極、以惰性電極為陰極的電解方式除去金屬絲，即得到所述的具有取向通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合骨修復(fù)支架。在所得到的骨修復(fù)支架結(jié)構(gòu)中，可具有由去除金屬絲后所形成的“蓮藕狀”取向通道結(jié)構(gòu)，在通道壁上還具有可相互貫通的孔隙結(jié)構(gòu)。
[0006]上述制備方法中，以電解方式去除金屬絲時(shí)，所述的惰性電極可采用如碳電極、鉬電極等常用材料的電極，其中可優(yōu)選碳電極。
[0007]在所述的電解液中還可以含有與所述復(fù)合材料中的聚氨酯成分相適應(yīng)的溶脹劑，使復(fù)合材料中的聚氨酯受電解液中溶脹劑的作用適當(dāng)溶脹后，能更有利于電解液進(jìn)入復(fù)合材料的內(nèi)部，提高電解效率。所述的溶脹劑一般可選擇最常用易得、且醫(yī)學(xué)上可以接受的包括但不限于如丙酮、乙醇、丙醇、異丙醇、四氫呋喃和氯仿等常用溶劑中的至少一種，其中更為優(yōu)選的溶脹劑是價(jià)格低、無(wú)毒或低毒性的丙酮和/或乙醇。
[0008]所述電解液中的電解質(zhì)成分，可以選擇在電解液中常用的堿金屬或堿土金屬的鹽酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、甲酸鹽或乙酸鹽，如常用易得的氯化鈉，氯化鉀，氯化鈣，硝酸鈉，硝酸鉀、硝酸鈣、氯化鎂、硫酸鎂等中的至少一種。通常最為優(yōu)選的是性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉的氯化鈉。電解質(zhì)的使用是保證和增大電解液的導(dǎo)電性能，因此電解質(zhì)的使用量以使其在電解液體系中達(dá)到飽和為佳。
[0009]增加電解液中的H+濃度，也是有利于提高去除所述金屬絲電解效率的常用措施之一。因此，本發(fā)明上述的電解液中同樣可以適當(dāng)增加H+的濃度。實(shí)驗(yàn)顯示，電解液中優(yōu)選的H+濃度可為0.Γ3摩爾/升，更好的H+濃度可選擇為0.5?1.5摩爾/升。對(duì)所述電解液H+濃度的調(diào)節(jié)，可采用常用的鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、甲酸和乙酸中的至少一種。電解液中的H+濃度不宜過(guò)高，以避免造成復(fù)合材料中磷酸鈣類成分的大量流失。
[0010]為形成上述的取向通道結(jié)構(gòu)時(shí)所用的金屬絲，可根據(jù)需要選擇適當(dāng)直徑的不銹鋼絲、鈦絲、鈦合金絲、鋁絲或鎂鋁合金絲等金屬絲中的一種，其直徑一般可在10(Γ1000微米范圍內(nèi)選擇，金屬絲被去除后即可獲得相應(yīng)直徑的通道結(jié)構(gòu)，其中所述金屬絲更優(yōu)選的直徑可為30(Γ700微米，使其更利于骨組織長(zhǎng)入支架內(nèi)部。
[0011]實(shí)驗(yàn)顯示，上述以電解方式除去金屬絲時(shí)的電流強(qiáng)度，可優(yōu)選為0.0Γ0.3mA，更好的電流強(qiáng)度為0.05、.15mA。電流太小無(wú)疑會(huì)影響電解的效率，但電流過(guò)大會(huì)使材料內(nèi)部的局部溫度過(guò)，也可能對(duì)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有不利影響。
[0012]為更有利于在所形成的骨修復(fù)支架中的取向通道結(jié)構(gòu)間形成相互連通孔隙，在所述的磷酸鈣-高分子聚合物復(fù)合材料中還可以含有0.0Γ0.5wt%，優(yōu)選0.05、.3wt%的發(fā)泡齊U。其中，所述的發(fā)泡劑優(yōu)選為水，利用水與聚氨酯的相應(yīng)成分在反應(yīng)過(guò)程中生成的二氧化碳實(shí)現(xiàn)發(fā)泡，特別具有無(wú)毒性物質(zhì)殘留的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)調(diào)整添加包括水在內(nèi)的發(fā)泡劑的用量和/或熟化過(guò)程中溫度的高低，可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)支架中的孔隙率和/或取向通道孔壁上孔徑大小的調(diào)控。通道孔壁上分布的不規(guī)則貫通孔隙，可連接相鄰取向通道，利于相鄰?fù)ǖ篱g組織液、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及代謝產(chǎn)物的交換與排除。其中，增加發(fā)泡劑的添加用量，既可相應(yīng)增大得到支架的孔隙率，也可使取向通道孔壁上不規(guī)則貫通孔隙的直徑越大。例如，以水作為發(fā)泡劑的試驗(yàn)表明，當(dāng)水的添加量為0.2被％時(shí)，所得到的支架的孔隙率可>85%。熟化溫度也可作為影響支架孔隙率和不規(guī)則孔孔徑大小的重要因素，提高熟化溫度，在材料體系中氣泡越易長(zhǎng)大，得到的支架中的孔隙率相應(yīng)也越高，并可增大通道壁上不規(guī)則的貫通孔徑。
[0013]作為上述磷酸鈣-聚氨酯復(fù)合材料骨修復(fù)支架中主要和基本成分之一的磷酸鈣，可包括目前已有報(bào)道和/或使用的羥基磷灰石、磷酸三鈣、磷酸氫鈣、焦磷酸鈣和磷酸八鈣中的至少一種，其中以羥基磷灰石為代表的磷酸鈣類無(wú)機(jī)質(zhì)是人體骨骼的主要無(wú)機(jī)成分，特別是使所述磷酸鈣鹽在所述復(fù)合材料中的質(zhì)量比例為l(T65wt%范圍時(shí)，可以為復(fù)合材料提供良好的生物相容性和生物活性。
[0014]所述骨修復(fù)支架中的另一主要和基本成分的聚氨酯(Polyurethane, PU),可具有良好的生物相容性、血液相容性和性能可靈活調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，已在組織工程領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注，可以包括目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中可以接受的多種聚氨酯成分，其中優(yōu)選的是由聚醚多元醇或聚酯多元醇與異氰酸酯類物質(zhì)聚合形成的嵌段聚合物。
[0015]例如，本發(fā)明上述羥基磷灰石-聚氨酯(nHA/PU)形式的復(fù)合骨修復(fù)材料，可以采用包括李麗梅等“醇化改性蓖麻油基聚氨酯/n-HA復(fù)合支架材料的界面結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能”(無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2013，28(8):811-817)等已有文獻(xiàn)報(bào)道的nHA_PU復(fù)合材料。
[0016]本發(fā)明的上述制備具有取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸鈣-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架的方法簡(jiǎn)單易行，特別是能適應(yīng)聚氨酯基聚合物粘性大的特點(diǎn)，既能克服包括金屬絲等纖維絲難以取向插入磷酸鈣-聚氨酯復(fù)合材料中的問(wèn)題；也能避免被埋置在固化后的中間體材料中的包括金屬絲等纖維絲難以物理方式抽出或簡(jiǎn)單的化學(xué)腐蝕方式被除去的問(wèn)題，使在制備的支架材料結(jié)構(gòu)中能很容易形成可相互貫通的所需“蓮藕狀”取向通道，且可方便地對(duì)支架材料中的孔隙率，以及對(duì)所述取向通道的直徑和/或相互貫通孔隙的孔徑大小進(jìn)行調(diào)控，且材料具有適當(dāng)?shù)慕到庑?，使材料?yōu)良的生物學(xué)性能、降解性能和支架高孔隙率以及取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性得到完美結(jié)合，可以滿足臨床對(duì)高性能組織工程支架的要求，應(yīng)用前景廣闊。
[0017]以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明制備具有取向通道結(jié)構(gòu)的磷酸鈣/聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架過(guò)程的示意圖。
[0019]圖2是用本發(fā)明方法制備的取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸鈣/聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
[0020]圖3是圖2的支架取向通道結(jié)構(gòu)的縱剖面的SEM照片。
[0021]圖4是MG63細(xì)胞與取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸鈣/聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架4天后大量細(xì)胞長(zhǎng)入支架內(nèi)部的材料縱剖面的SEM照片。
[0022]圖5是MG63細(xì)胞與取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸鈣/聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架4天后大量細(xì)胞長(zhǎng)入支架內(nèi)部的材料縱剖面的熒光染色照片。

【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
按李麗梅等“醇化改性蓖麻油基聚氨酯/n-HA復(fù)合支架材料的界面結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能”(無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2013，28(8):811-817)報(bào)道的方法制備得到羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(羥基磷灰石的含量約為40wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入為羥基磷灰石-聚氨酯質(zhì)量0.2wt%的水作為發(fā)泡劑，出料后將粘稠狀的羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約Imm厚的膜1，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約600微米的鎂鋁合金絲2上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在110°C條件下熟化2小時(shí)。固化后，將其置于電解液中，以待去除的金屬絲為陽(yáng)極，以碳棒為陰極，在電流強(qiáng)度為0.1mA的條件下，通過(guò)電解去除金屬絲后，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)3的高孔隙貫通性羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解液為用鹽酸水溶液調(diào)節(jié)最終H+濃度為1.2摩爾/升的85% (v/v)丙酮的氯化鈉飽和溶液。
[0024]制備過(guò)程示意圖如圖1中由a到e所示，在所得到的復(fù)合骨修復(fù)支架產(chǎn)品中，存在有由電解除去的金屬絲所形成的“蓮藕狀”取向通道結(jié)構(gòu)。
[0025]圖2和圖3分別顯示的是所得到的支架產(chǎn)品的橫截面和縱剖面的SEM照片，橫截面上的圓形大孔洞和縱剖面上的平行槽溝顯示金屬絲電解去除后形成的“蓮藕狀”取向通道結(jié)構(gòu)。
[0026]圖4和圖5所示的是細(xì)胞在該支架體上培養(yǎng)4天后，大量細(xì)胞沿取向通道長(zhǎng)入支架體內(nèi)部。圖4中可見(jiàn)成梭形的細(xì)胞已連成片層布滿取向支架孔道內(nèi)；圖5中的白色亮點(diǎn)即為長(zhǎng)入取向通道內(nèi)的細(xì)胞。
[0027]實(shí)施例2
按施例I所述文獻(xiàn)的方式制備得到羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(羥基磷灰石的含量約為40wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占羥基磷灰石-聚氨酯質(zhì)量0.2wt%的水作為發(fā)泡劑，出料后將羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約Imm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約300微米的不銹鋼絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在100°C條件下熟化12小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(1)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.1mA; (3)電解液含85% (v/v)丙酮,鹽酸水溶液使最終H+濃度約為1.2摩爾/升，添加氯化鈉至飽和。
[0028]實(shí)施例3
按施例I所述文獻(xiàn)的方法制備得到羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(羥基磷灰石的含量約為40wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4-丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占羥基磷灰石-聚氨酯質(zhì)量0.2wt%的水作為發(fā)泡劑，出料后將羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約2mm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約500微米的鈦絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在90°C條件下熟化48小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(1)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.0lmA; (3)電解液含85% (v/v)氯仿，甲酸水溶液使最終H+濃度約為1.2摩爾/升，添加硫酸鉀至飽和。
[0029]實(shí)施例4
按施例I所述文獻(xiàn)的方法制備得到羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(羥基磷灰石的含量約為20wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占羥基磷灰石-聚氨酯質(zhì)量0.15wt%的水作為發(fā)泡劑，出料后將羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約1_厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約600微米的鎂鋁合金絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在110°C條件下熟化2小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(1)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.15mA ; (3)電解液含85% (v/v)丙酮,硫酸水溶液使最終H+濃度約為I摩爾/升，添加硫酸鈉至飽和。
[0030]實(shí)施例5
按施例I所述文獻(xiàn)的方法制備得到羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(羥基磷灰石的含量約為20wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占羥基磷灰石-聚氨酯質(zhì)量0.15wt%的水作為發(fā)泡劑，出料后將羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約1_厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約600微米的鎂鋁合金絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在140°C條件下熟化2小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(1)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，鉬電極為陰極；(2)電流為0.05mA; (3)電解液含85% (v/v)丙醇，硫酸水溶液使最終H+濃度約為I摩爾/升，添加乙酸鈉至飽和。
[0031]實(shí)施例6
按施例I所述文獻(xiàn)的方法制備得到羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(羥基磷灰石的含量約為60wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占羥基磷灰石-聚氨酯質(zhì)量0.3wt%的水作為發(fā)泡劑，出料后將羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約Imm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約600微米的鎂鋁合金絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在80°C條件下熟化48小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(1)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.25mA ; (3)電解液含85% (v/v)四氫呋喃,磷酸水溶液使最終H+濃度約為2摩爾/升，添加磷酸鈉至飽和。
[0032]實(shí)施例7
按施例I所述文獻(xiàn)的方法，把其中的羥基磷灰石改用磷酸三鈣粉末制備得到磷酸三鈣-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(磷酸三鈣的含量約為40wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占磷酸三鈣-聚氨酯質(zhì)量0.2wt%的水作為發(fā)泡劑，出料后將的磷酸三鈣-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約2mm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約1000微米的鈦絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在90°C條件下熟化24小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸三鈣-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(1)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，鉬電極為陰極；(2)電流為0.3mA;(3)電解液含85% (v/v)丙酮，鹽酸水溶液使最終H+濃度約為1.2摩爾/升，添加氯化鈣至飽和。
[0033]實(shí)施例8
按施例I所述文獻(xiàn)的方法，把其中的羥基磷灰石改用磷酸三鈣粉末制備得到磷酸三鈣-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(磷酸三鈣的含量約為20wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占磷酸三鈣-聚氨酯質(zhì)量0.1被％的水作為發(fā)泡劑，出料后將磷酸三鈣-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約2mm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約600微米的鋁絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在110°C條件下熟化6小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸三鈣-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(I)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.2mA; (3)電解液含85% (v/v)丙酮，鹽酸水溶液使最終H+濃度約為1.2摩爾/升，添加氯化鎂至飽和。
[0034]實(shí)施例9
按施例I所述文獻(xiàn)的方法，把其中的羥基磷灰石改用磷酸三鈣粉末制備得到磷酸三鈣-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(磷酸三鈣的含量約為50wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占磷酸三鈣-聚氨酯質(zhì)量0.1被％的水作為發(fā)泡劑，出料后將磷酸三鈣-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約1.5mm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約500微米的鈦合金絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在130°C條件下熟化6小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸三鈣-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(I)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.1mA; (3)電解液含85% (v/v)丙酮，硝酸水溶液使最終H+濃度約為1.5摩爾/升，添加氯化鉀至飽和。
[0035]實(shí)施例10
按施例I所述文獻(xiàn)的方法，把其中的羥基磷灰石改用磷酸氫鈣粉末制備得到磷酸氫鈣-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(磷酸氫鈣的含量約為40wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占磷酸氫鈣-聚氨酯質(zhì)量0.1#%的水作為發(fā)泡劑，出料后將磷酸氫鈣-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約1.5mm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約500微米的鈦合金絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在110°C條件下熟化6小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸氫鈣-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(I)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.1mA; (3)電解液含85% (v/v)丙酮，硝酸水溶液使最終H+濃度約為1.5摩爾/升，添加硝酸鈣至飽和。
[0036]實(shí)施例11
按施例I所述文獻(xiàn)的方法，把其中的羥基磷灰石改用磷酸氫鈣粉末制備得到磷酸氫鈣-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(磷酸氫鈣的含量約為30wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占磷酸氫鈣-聚氨酯質(zhì)量0.1#%的水作為發(fā)泡劑，出料后將磷酸氫鈣-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約1.5mm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約500微米的鈦合金絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在100°C條件下熟化8小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸氫鈣-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(1)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.05mA； (3)電解液含85% (v/v)丙醇，乙酸水溶液使最終H+濃度約為0.5摩爾/升，添加乙酸鈉至飽和。
[0037]實(shí)施例12
按施例I所述文獻(xiàn)的方法，把其中的羥基磷灰石改用磷酸氫鈣粉末制備得到磷酸氫鈣-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(磷酸氫鈣的含量約為30wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占磷酸氫鈣-聚氨酯質(zhì)量0.2wt%的水作為發(fā)泡劑，出料后磷酸氫鈣-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約1.5mm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約600微米的鎂鋁合金絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在100°c條件下熟化10小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性磷酸氫鈣-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(I)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.2mA; (3)電解液含85% (v/v)丙醇，鹽酸水溶液使最終H+濃度約為0.5摩爾/升，添加硫酸鎂至飽和。
[0038]實(shí)施例13
按劉浩懷等“納米HA/ PU復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱性能”(復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2010，27 (3):61-66)報(bào)道的方法制備得到羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(羥基磷灰石的含量約為40wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占羥基磷灰石-聚氨酯質(zhì)量
0.2wt%的水作為發(fā)泡劑，出料后將羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料壓制成約Imm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約300微米的不銹鋼絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在100°C條件下熟化12小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(1)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.1mA ；(3)電解液含85% (v/v)丙酮，鹽酸水溶液使最終H+濃度約為1.2摩爾/升，添加氯化鈉至飽和。
[0039]實(shí)施例14
按實(shí)施例13所述的文獻(xiàn)方法制備得到羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合材料預(yù)聚物(羥基磷灰石的含量約為50wt%)，然后加入擴(kuò)鏈劑1，4- 丁二醇繼續(xù)反應(yīng)后，加入約占羥基磷灰石-聚氨酯質(zhì)量0.15wt%的水作為發(fā)泡劑，出料后將羥基磷灰石-聚氨酯質(zhì)量復(fù)合材料壓制成約
1.5mm厚的膜，鋪展到已經(jīng)排列均勻的直徑約300微米的不銹鋼絲上，從一側(cè)開(kāi)始卷曲成圓柱體，然后放入模具中，在120°C條件下熟化4小時(shí)，固化后通過(guò)電解去除金屬絲，清洗，得到取向通道結(jié)構(gòu)的高孔隙貫通性羥基磷灰石-聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架。電解條件為:(1)待去除的金屬絲為陽(yáng)極，碳棒為陰極；(2)電流為0.1mA ； (3)電解液含85% (v/v)丙酮,硝酸水溶液使最終H+濃度約為1.2摩爾/升，添加硝酸鉀至飽和。
【權(quán)利要求】
1.具有取向通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合骨修復(fù)支架的制備方法，其特征是將粘稠狀的磷酸鈣-聚氨酯復(fù)合材料制成厚度0.02^3mm,優(yōu)選厚度為f 2mm的膜后，將具有與所需通道徑相適應(yīng)直徑的金屬絲間隔排布于其表面并卷曲成柱塊狀實(shí)體后，于9(T12(TC (最大允許范圍75?150°C，優(yōu)選9(Tl20°C)條件下熟化I?48小時(shí)，優(yōu)選熟化2?12小時(shí)，使其固化，然后在含有電解質(zhì)成分的電解液中以其中各取向排列的金屬絲為陽(yáng)極、以惰性電極為陰極的電解方式除去金屬絲，得到所述的具有取向通道結(jié)構(gòu)的復(fù)合骨修復(fù)支架。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是以電解方式去除金屬絲時(shí)所述的惰性電極為碳電極。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的電解液中還含有與所述復(fù)合材料中的聚氨酯成分相適應(yīng)的溶脹劑，包括丙酮、乙醇、丙醇、異丙醇、四氫呋喃和氯仿中的至少一種，優(yōu)選的溶脹劑為丙酮、乙醇。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是電解液中所述的電解質(zhì)成分為堿金屬或堿土金屬的鹽酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、甲酸鹽或乙酸鹽中的至少一種,優(yōu)選的電解質(zhì)成分為氯化鈉，氯化鉀，氯化鈣，硝酸鈉，氯化鎂、硝酸鉀、硝酸鈣、硫酸鎂。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是電解液為所述電解質(zhì)的飽和溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的電解液為含有H+濃度為0.Γ3摩爾/升的酸性溶液，優(yōu)選的H+濃度為0.5^1.5摩爾/升。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是在所述的磷酸鈣-聚氨酯復(fù)合材料中含有0.ΟΓΟ.5wt%，優(yōu)選為0.05?0.3wt%的發(fā)泡劑，優(yōu)選的發(fā)泡劑為水。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的制備方法，其特征是所述金屬絲是直徑為10(Γ1000微米、優(yōu)選為30(Γ700微米的不銹鋼絲、鈦絲、鈦合金絲、鋁絲或鎂鋁合金絲中的一種；電解除去金屬絲時(shí)的電流強(qiáng)度優(yōu)選為0.ΟΓΟ.3mA，更好的電流強(qiáng)度為0.05^0.15mA。
9.如權(quán)利要求1至7之一所述的制備方法，其特征是所述磷酸鈣-聚氨酯復(fù)合材料中的磷酸鈣為羥基磷灰石、磷酸三鈣、磷酸氫鈣、焦磷酸鈣和磷酸八鈣中的至少一種，所述磷酸隹丐鹽的質(zhì)量比例優(yōu)選為l(T65wt%。
10.如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征是所述磷酸鈣-高分子聚合物復(fù)合材料中的聚氨酯成分為由聚醚多元醇或聚酯多元醇與異氰酸酯類物質(zhì)聚合形成的嵌段聚合物。
【文檔編號(hào)】A61L27/12GK104368041SQ201410552007
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】李吉東, 趙明慧, 李麗梅, 李玉寶, 左奕 申請(qǐng)人:四川大學(xué)