表面具有納米纖維多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物材料領(lǐng)域，涉及一種醫(yī)用骨修復(fù)材料，特別涉及表面具有納米纖維多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米羥基磷灰石/聚酰胺(n-HA/PA)復(fù)合材料是由納米羥基磷灰石和聚酰胺組成的新型醫(yī)用復(fù)合材料。n-HA/PA復(fù)合材料是一種仿生性良好的人工骨材料，其仿生特點在于:無機相納米羥基磷灰石(n-HA)在化學組成和結(jié)晶結(jié)構(gòu)上與骨磷灰石極為相似，而有機相聚酰胺(PA)與人體的膠原蛋白在分子結(jié)構(gòu)上十分相似，聚酰胺中的酰胺鍵、羧基和羥基等極性基團能引導(dǎo)組織細胞生長，促進細胞生成類骨質(zhì)進而礦化，加快骨損傷的愈合。近年來，由n-HA/PA復(fù)合材料制成的脊柱替代產(chǎn)品，如椎板、骨籠、融合器等已大量用于臨床，并取得了良好的修復(fù)效果。
[0003]植入體表面的形貌對細胞的黏附生長具有重要影響，具有不同表面形貌的植入體在植入體內(nèi)后，其細胞黏附生長情況顯著不同，例如，粗糙表面比平滑表面更有利于細胞生長，納米化表面結(jié)構(gòu)比微米化表面結(jié)構(gòu)更有利于細胞生長，多孔表面比致密表面更有利于細胞生長。
[0004]目前臨床使用的n-HA/PA復(fù)合材料制品是將n-HA/PA復(fù)合材料成型后，米用硼砂粗化法對其進行表面處理得到，n-HA/PA復(fù)合材料制品的表面呈不規(guī)則的凹凸結(jié)構(gòu)，并且凹凸結(jié)構(gòu)是微米級的，制品的表面致密無孔。由于制品表面無孔、比表面積小，因而在制品植入體內(nèi)后，不利于細胞或者組織的黏附生長，也不利于植入體的血管化，無孔表面結(jié)構(gòu)還會對營養(yǎng)物質(zhì)的運輸和代謝廢物的排出造成不利影響，進而對骨再生與骨融合造成不利影響。并且，現(xiàn)有n-HA/PA復(fù)合材料制品的內(nèi)部和表面的n-HA含量是相同的，為了增加制品的韌性，往往需要降低n-HA的含量，但制品中n-HA含量的降低，又不利于制品與骨組織的結(jié)合，材料的韌性和材料與骨組織的結(jié)合性能難以兼顧。因此，有必要開發(fā)出更有利于細胞黏附生長和更容易血管化的n-HA/PA復(fù)合材料，以提高現(xiàn)有n-HA/PA復(fù)合材料的骨修復(fù)性會K。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種表面具有納米纖維多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料及其制備方法，以提高細胞在其上的黏附生長能力，在保證材料韌性的基礎(chǔ)上提高材料與骨組織的結(jié)合性能。
[0006]本發(fā)明提供的表面具有納米纖維多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料，由成型基體及覆蓋在成型基體表面并與成型基體結(jié)合成一體的的納米纖維層組成，所述納米纖維層中的納米纖維之間相互交錯形成多孔結(jié)構(gòu)，所述成型基體和納米纖維層均為羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合材料。
[0007]上述復(fù)合生物材料中，所述納米纖維層中納米纖維的直徑為100?550nm。
[0008]上述復(fù)合生物材料中，所述納米纖維相互交錯形成的多孔結(jié)構(gòu)的孔隙尺寸為I?30 μ m0
[0009]上述復(fù)合生物材料中，所述成型基體為輕基磷灰石含量為20wt%? 25wt%的輕基磷灰石/聚酰胺復(fù)合材料。
[0010]上述復(fù)合生物材料中，所述納米纖維層為輕基磷灰石含量為50wt%?65?1:%的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合材料。
[0011]上述復(fù)合生物材料中，所述羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合材料中的聚酰胺為聚酰胺
66 ο
[0012]上述復(fù)合生物材料中，所述成型基體的形狀和尺寸根據(jù)實際應(yīng)用需求確定，納米纖維層的厚度根據(jù)實際應(yīng)用需求進行具體調(diào)整，該厚度通常為I?50μπι。
[0013]上述復(fù)合生物材料中，作為原料的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合材料可直接購買，也可參照現(xiàn)有方法制備，例如，ZL 98111975.1中公開的方法。
[0014]本發(fā)明還提供了一種表面具有納米纖維多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料的制備方法，步驟如下:
[0015](I)將羥基磷灰石含量為50wt%?65wt%的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合材料和氯化鈣溶解在無水乙醇中形成紡絲液，將羥基磷灰石含量為20wt%? 25wt%的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合材料制作成成型基體；
[0016](2)將成型基體置于接收屏上，采用靜電紡絲法將紡絲液紡絲于成型基體上即得。
[0017]上述方法中，所述紡絲液中氯化鈣的濃度為10?200g/L，羥基磷灰石含量為50wt%?65?1:%的輕基磷灰石/聚酰胺復(fù)合材料的濃度為I?50g/L。
[0018]上述方法中的步驟(2)中，控制紡絲電壓為10?15KV、噴頭到接收屏的距離為5?30cm、噴絲速度為0.1?0.7mL/h，噴絲時間為5?30min。
[0019]上述方法中，所述羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合材料中的聚酰胺為聚酰胺66。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]1.本發(fā)明提供了一種新型的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料，該材料的表面具有納米纖維，納米纖維之間相互交錯形成多孔結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)的孔隙尺寸為I?30μπι，由于納米結(jié)構(gòu)的表面具有高的比表面積和小尺寸效應(yīng)，并且由于纖維細胞會長入I?30 μ m的孔隙中，因此，與現(xiàn)有羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料相比，本發(fā)明所述復(fù)合生物材料更有利于細胞及組織的黏附生長，其骨修復(fù)性能更好。
[0022]2.由于本發(fā)明所述羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料表面的孔隙結(jié)構(gòu)是由納米纖維交錯堆積形成的，因而其孔隙是相互連通的，該結(jié)構(gòu)有利于植入體的血管化，也有利于營養(yǎng)物質(zhì)運輸和代謝廢物的排除，從而可加快骨修復(fù)的速度。
[0023]3.由于本發(fā)明所述羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料由成型基體及其表面的納米纖維層組成，并且基體與其表面的納米纖維層中羥基磷灰石的含量不同，基體中羥基磷灰石含量為20?25wt%，納米纖維層中輕基磷灰石含量為50?65wt%，基體中輕基磷灰石的含量低，材料的韌性好，而多孔納米纖維層中羥基磷灰石的含量高，材料的生物活性高、容易與骨組織結(jié)合，即本發(fā)明的復(fù)合生物材料在保持材料韌性的基礎(chǔ)上，提高了其與骨組織的結(jié)合性能。
[0024]4.本發(fā)明還提供了一種表面具有納米纖維多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料的制備方法，該方法采用工業(yè)常用的靜電紡絲方法在成型基體的表面制備納米纖維多孔結(jié)構(gòu)，該方法操作簡單，設(shè)備成熟，成本低廉，容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0025]圖1為實施例1制備的復(fù)合生物材料表面的掃描電鏡照片；
[0026]圖2為實施例2制備的復(fù)合生物材料表面的掃描電鏡照片；
[0027]圖3為實施例5中的對照樣品和實驗樣品與MG63細胞復(fù)合培養(yǎng)后的細胞增殖結(jié)果O
【具體實施方式】
[0028]以下通過實施例對本發(fā)明所述表面具有納米纖維多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料及其制備方法作進一步說明。
[0029]下述各實施例中，所述羥基磷灰石/聚酰胺66 (n-HA/PA66)復(fù)合材料參照，ZL98111975.1中公開的方法進行制備。
[0030]實施例1
[0031]本實施例中，表面具有納米纖維多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/聚酰胺復(fù)合生物材料的制備方法如下:
[0032](I)將n-HA含量為50wt%的n-HA/PA復(fù)合材料3g、氯化鈣5g溶解在10mL無水乙醇溶液中形成紡絲液；將n-HA含量為20wt%的n-HA/PA66復(fù)合材料制作成直徑為10mm、長度為30mm的管狀基體；
[0033](2)