用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，首先將含有炔基內(nèi)酯與內(nèi)酯混合，在聚乙二醇的引發(fā)下進(jìn)行開(kāi)環(huán)聚合，形成主鏈帶有炔基的聚酯；再將帶有炔基的聚酯與疊氮化修飾的帶有生物活性的分子進(jìn)行反應(yīng)，得到具有生物活性的聚酯。再通過(guò)溶膠-凝膠法對(duì)該具有生物活性的聚酯與生物玻璃進(jìn)行雜化，得到用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料。本發(fā)明通過(guò)對(duì)聚合物-生物玻璃雜化材料進(jìn)行修飾，使其帶有生物活性分子，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的特定功能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在世界范圍內(nèi)，由于創(chuàng)傷，腫瘤和感染等原因造成的骨缺損每年都在折磨著眾多的患者。自19世紀(jì)以來(lái)，人們一直采用骨移植技術(shù)，通過(guò)植入自體骨，異體骨和人工骨來(lái)修復(fù)大范圍骨缺損。然而這些材料都存在著不可忽視的缺陷。這些骨移植材料，分別有來(lái)源有限，會(huì)引起排異反應(yīng)，與宿主骨力學(xué)性能不匹配，以及使用壽命等方面的問(wèn)題，導(dǎo)致它難以達(dá)到令人滿意的骨修復(fù)效果。在此背景下，骨組織工程應(yīng)運(yùn)而生，它通過(guò)將分離的自體高濃度成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)干細(xì)胞或軟骨細(xì)胞，經(jīng)體外培養(yǎng)擴(kuò)增后種植于一種天然或人工合成的、具有良好生物相容性、可被人體逐步降解吸收的細(xì)胞支架上，這種生物材料支架可為細(xì)胞提供三維空間，有利于細(xì)胞獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行氣體交換，排除廢料，使細(xì)胞在預(yù)制形態(tài)的三維支架上生長(zhǎng)，然后將這種材料植入骨缺損部位，在生物材料逐步降解的同時(shí)，種植的骨細(xì)胞不斷增殖，從而達(dá)到修復(fù)骨組織缺損的目的。
[0003]骨組織工程主要包括種子細(xì)胞，生長(zhǎng)因子和支架材料，其中支架材料不僅作為生長(zhǎng)因子和種子細(xì)胞的載體將其送達(dá)缺損部位，而且還為新骨的生長(zhǎng)提供支撐作用，是骨組織工程的關(guān)鍵。因此，支架材料一般具備以下幾個(gè)條件:1、支架材料的力學(xué)性能與環(huán)境組織的力學(xué)性能相匹配2、支架材料有良好的生物相容性3、支架材料的降解速率與新骨的生長(zhǎng)速率相適應(yīng)4、支架材料有一定的細(xì)胞粘附能力5、能夠釋放生長(zhǎng)因子或提供合適的環(huán)境促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)。
[0004]聚合物-生物玻璃雜化材料兼具了生物玻璃的強(qiáng)度，骨傳導(dǎo)性和聚合物的韌性，可降解性等性能，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)兩者的比例來(lái)調(diào)控支架材料的性能，使兩種材料達(dá)成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是一種性能優(yōu)良的支架材料。
[0005]傳統(tǒng)的聚合物-生物玻璃雜化材料是通過(guò)在材料表面形成羥基磷灰石層來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的粘附從而體現(xiàn)生物活性，然而這類(lèi)材料缺少接枝生物活性分子的能力，從而難以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)細(xì)胞行為。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，得到的材料能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特定細(xì)胞的粘附。
[0007]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)可降解端羥基聚合物的合成:炔丙基內(nèi)酯和內(nèi)酯的混合物在以雙端基為羥基的聚乙二醇為引發(fā)劑、磁力攪拌的條件下，在120~160°C下進(jìn)行開(kāi)環(huán)聚合，反應(yīng)6~16h，得到可降解端羥基聚合物； 所述炔丙基內(nèi)酯和內(nèi)酯的比例的摩爾比為0.1~10，炔丙基內(nèi)酯與雙端基為羥基的聚乙二醇的摩爾比為2~0.025 ；
[0010](2)將步驟(1)得到的可降解端羥基聚合物與疊氮修飾的生物活性分子在CuBr的催化作用下反應(yīng)，得到功能性聚合物；
[0011](3)將步驟(2)得到的功能性聚合物，與異腈酸丙基三乙氧基硅烷在60~90°C反應(yīng)24h,得到二乙氧基娃烷基封端的聚合物；
[0012](4)將步驟(3)得到的三乙氧基硅烷基封端的聚合物與生物活性玻璃的前軀體的水溶液進(jìn)行攪拌混合，進(jìn)行共水解及脫水聚合反應(yīng)；
[0013](5)將步驟(4)得到的產(chǎn)物4~100°C下進(jìn)行陳化處理；
[0014](6)將步驟(5)得到產(chǎn)物在70~100°C下進(jìn)行熱處理，得到用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料。
[0015]步驟(1)所述炔基內(nèi)酯為炔基己內(nèi)酯、炔基戊內(nèi)酯、炔基丙交酯或炔基乙交酯。
[0016]步驟(1)所述內(nèi)酯為己內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、丙交酯或乙交酯。
[0017]所述功能性聚合物與異腈酸丙基三乙氧基硅烷的摩爾比為0.5~I。
[0018]步驟(4)所述三乙氧基硅烷基封端的聚合物與生物活性玻璃的前軀體的水溶液的質(zhì)量比為3:7~7:3。
[0019]所述疊氮修飾的生物活性分子與炔丙基內(nèi)酯的摩爾比為0.8~1.2。
[0020]所述C uBr與炔丙基內(nèi)酯的摩爾比為0.8~1.5。
[0021]步驟(4)所述共水解及脫水聚合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為4~100°C，PH值范圍為3~9，反應(yīng)時(shí)間大于2h。
[0022]所述PH值采用鹽酸，氨水，氫氧化鈉或氫氧化鉀調(diào)節(jié)。
[0023]本發(fā)明的制備方法，首先將含有炔基內(nèi)酯與內(nèi)酯混合，在聚乙二醇的引發(fā)下進(jìn)行開(kāi)環(huán)聚合，形成主鏈帶有炔基的聚酯；再將帶有炔基的聚酯與疊氮化修飾的帶有生物活性的分子進(jìn)行反應(yīng)，得到具有生物活性的聚酯。再通過(guò)溶膠-凝膠法對(duì)該具有生物活性的聚酯與生物玻璃進(jìn)行雜化，得到用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料，過(guò)程如下式所示:
[0024]
【權(quán)利要求】
1.用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)可降解端羥基聚合物的合成:炔丙基內(nèi)酯和內(nèi)酯的混合物在以雙端基為羥基的聚乙二醇為引發(fā)劑、磁力攪拌的條件下，在120~160°C下進(jìn)行開(kāi)環(huán)聚合，反應(yīng)6~16h，得到可降解端羥基聚合物；所述炔丙基內(nèi)酯和內(nèi)酯的比例的摩爾比為0.1~10，炔丙基內(nèi)酯與雙端基為羥基的聚乙二醇的摩爾比為2~0.025 ； (2)將步驟(1)得到的可降解端羥基聚合物與疊氮修飾的生物活性分子在CuBr的催化作用下反應(yīng)，得到功能性聚合物； (3)將步驟(2)得到的功能性聚合物，與異腈酸丙基三乙氧基硅烷在60~90°C反應(yīng)24h,得到二乙氧基娃烷基封端的聚合物； (4)將步驟(3)得到的三乙氧基硅烷基封端的聚合物與生物活性玻璃的前軀體的水溶液進(jìn)行攪拌混合，進(jìn)行共水解及脫水聚合反應(yīng)； (5)將步驟(4)得到的產(chǎn)物4~100°C下進(jìn)行陳化處理； (6)將步驟(5)得到產(chǎn)物在70~100°C下進(jìn)行熱處理，得到用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述炔基內(nèi)酯為炔基己內(nèi)酯、炔基戊內(nèi)酯、炔基丙交酯或炔基乙交酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述內(nèi)酯為己內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、丙交酯或乙交酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，其特征在于，所述功能性聚合物與異腈酸丙基三乙氧基硅烷的摩爾比為0.5~I。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述三乙氧基硅烷基封端的聚合物與生物活性玻璃的前軀體的水溶液的質(zhì)量比為3:7~7:3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，其特征在于，所述疊氮修飾的生物活性分子與炔丙基內(nèi)酯的摩爾比為0.8~1.2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，其特征在于，所述CuBr與炔丙基內(nèi)酯的摩爾比為0.8~1.5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述共水解及脫水聚合反應(yīng)的反應(yīng)溫度為4~100°C，PH值范圍為3~9，反應(yīng)時(shí)間大于2h。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于骨修復(fù)的聚合物-生物玻璃雜化材料的制備方法，其特征在于，所述PH值采用鹽酸，氨水，氫氧化鈉或氫氧化鉀調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】C08G63/664GK103656755SQ201310676746
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】吳剛, 柯曉天, 黃超 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)