專利名稱：一種木材表面復合羥基磷灰石涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種木材表面復合羥基磷灰石涂層的方法，屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用于診斷、治療或替換人體病損組織、器官或增進其功能的生物醫(yī)用材料關(guān)系到國民的身體健康。其中，對骨組織進行修復和替換的生物材料研究更是受到了材料界和醫(yī)學界的高度重視。近年來，隨著生物醫(yī)用材料和骨組織學科的不斷發(fā)展，生物醫(yī)用材料在骨科領(lǐng)域的應用范圍越來越廣。目前在臨床上使用的生物醫(yī)用材料種類繁多。但很多材料往往因其與人體骨的力學性能參數(shù)不吻合、生物相容性差、缺乏生物活性等種種原因而限制了自身的發(fā)展。生物活性陶瓷是指一類具有良好生物相容性，可與骨形成化學鍵合的陶瓷材料。這類材料與骨組織的結(jié)合界面很少會形成纖維性包裹層，其釋放的離子或降解產(chǎn)物對機體無害并可部分或全部參與機體的代謝過程，對組織的修復具有誘導作用。廣義上，生物活性陶瓷包括了羥基磷灰石、磷酸三鈣、磷酸鈣骨水泥、生物活性玻璃和生物活性微晶玻璃等無機材料。但陶瓷材料大都脆性大，抗折、抗沖擊強度低，一般只能應用于非承重骨的修復替換。因此需要開發(fā)一種新型的生物活性陶瓷復合材料，使其具有良好的生物活性、生物相容性、與人體硬組織力學性能相匹配、多級連通孔隙結(jié)構(gòu)和可調(diào)控降解等特性。我國全國森林面積為17490. 92萬平方公里，森林覆蓋率達18. 21%，位列全球第5 位，人工林面積居世界首位。木材來源廣、成本低、環(huán)境友好，有良好的生物相容性和連通的多孔結(jié)構(gòu)；木材中含有大量-OH可以和人體組織發(fā)生鍵合；它的機械性能和人類骨的機械性能，特別是彈性模量相近……利用木材的這些特點，再與上述的生物活性陶瓷相結(jié)合，即在木材表面沉積磷酸鈣類生物活性陶瓷(仿生礦化)，就為新型醫(yī)用仿生材料一人工骨的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。近年來，生物質(zhì)材料的仿生礦化主要在材料表面接枝改性并在模擬體液中進行培養(yǎng)。此方法最大的優(yōu)點在于能在材料表面形成穩(wěn)定的類似于人體骨骼中礦物質(zhì)的磷灰石，但實驗周期長，涂層厚度薄，通常只有幾微米到幾十微米。本專利采用了一種簡單可行的方法可實現(xiàn)在木材表面復合羥基磷灰石涂層，實驗周期短、效率高、成本低、 涂層厚度可調(diào)、具有實際操作性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種在木材表面復合羥基磷灰石涂層的方法，為進一步合成新型人工骨骼材料奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明的原理海藻酸鈉與羥基磷灰石中的鈣離子交聯(lián)產(chǎn)生親水性凝膠，通過較強的氫鍵和 丐橋與木材的纖維素結(jié)合，從而將輕基磷灰石復合在木材表面，由于該凝膠的稠度和伸展性都與天然的胞外基質(zhì)相似，此復合材料具有良好的生物相容性。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
木材表面復合羥基磷灰石涂層的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將直徑為O.5-4cm的新鮮木材煮沸30-50分鐘，去皮，切割成圓柱形，在橫截面和側(cè)面上打孔，用直徑Imm的鉆頭豎向打孔1-10個，橫向打孔5_20個，使木材形成連通的框架結(jié)構(gòu)，孔徑為O. 3-1. 5 mm，并使其穿透木材，形成連通的框架結(jié)構(gòu)；
(2)將打孔以后的木材用無水乙醇浸泡2-4周,在30-45°C干燥,直至恒重；
(3)取O.5-2g納米級棒狀羥基磷灰石加入5-10mL濃度為O. 5-2%的海藻酸鈉溶液中， 充分攪拌混勻成乳濁液；
(4)將干燥的木塊放入第(3)步中得到的乳濁液中，浸沒振蕩30-60分鐘，超聲處理2-3 小時，使懸濁物充分進入框架內(nèi)，在30-45°C干燥直至恒重，即可。本發(fā)明的有益效果
I、環(huán)境友好以木材和海藻酸鈉為主要原料，耗能低，不會造成二次污染。2、原料易得，成本低廉木材相較于傳統(tǒng)的生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用高分子材料等具有來源廣、成本低等優(yōu)點。3、良好的生物相容性經(jīng)過處理后的木材與傳統(tǒng)金屬或高分子材料相比，在生物相容性方面有了很大提高。并且，海藻酸鈉本身沒有生物毒性，這就為今后的體內(nèi)實驗奠定了基礎(chǔ)。4、實用性強克服了單一材料的缺點，結(jié)合了不同材料各自特有的優(yōu)勢，因而使其與人類骨骼特征更為相似，性能更加優(yōu)越，實用性更強。
具體實施例方式
下面結(jié)合實例對本發(fā)明作進一步的說明
1、取新鮮的女貞木樹枝一段，直徑約Icm,長I.5cm ；
2、將木材在沸水中煮I小時,木材去皮，自然風干；
3、打孔用直徑Imm的鉆頭豎向打孔I個，橫向打孔10個，使木材形成連通的框架結(jié)
構(gòu)；
4、用50ml無水乙醇浸泡2周,40攝氏度干燥；
5、取Ig納米級棒狀輕基磷灰石加入5mLl.0% (w/w)的海藻酸鈉溶液中，充分攪拌混勻成乳濁液；
將干燥好的木塊浸沒到第5步中配好的乳濁液中，振蕩40min超聲2小時，使懸濁物充分進入框架內(nèi)，干燥即可。干燥過程中翻轉(zhuǎn)木塊數(shù)次，形成均勻具有一定厚度的涂層。
權(quán)利要求
1.一種木材表面復合羥基磷灰石涂層的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將直徑為O.5-4cm的新鮮木材煮沸30-50分鐘，去皮，切割成圓柱形，在橫截面和側(cè)面上打孔，孔徑為O. 3-1.5 _，，并使其穿透木材，形成連通的框架結(jié)構(gòu)；(2)將打孔以后的木材用無水乙醇浸泡2-4周,在30-45°C干燥,直至恒重；(3)取O.5-2g納米級棒狀羥基磷灰石加入5-10mL濃度為O. 5-2%的海藻酸鈉溶液中， 充分攪拌混勻成乳濁液；(4)將干燥的木塊放入第(3)步中得到的乳濁液中，浸沒振蕩30-60分鐘，超聲處理2-3 小時，使懸濁物充分進入框架內(nèi)，在30-45 °C干燥直至恒重，即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木材表面復合羥基磷灰石涂層的方法，包括以下步驟將一定濃度的海藻酸鈉溶液與納米級羥基磷灰石混合攪拌均勻，加入到木材框架中，充分振蕩混合，超聲分散后，可得到附著力強、分散性好的羥基磷灰石/木材復合材料。該材料具有成本低、環(huán)境友好、生物活性高、生物相容性好、與人體骨組織相匹配的力學性能以及多級連通孔隙結(jié)構(gòu)等特性；為人工骨骼方面的研究提供了一種新的制備方法。
文檔編號B27K3/52GK102581896SQ20121005970
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者吳正巖, 張彩麗, 張桂龍, 張靜, 王寧, 程珺潔, 蔡傳杰, 蔡冬清 申請人:中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院