一種合成磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可作為骨修復(fù)材料使用的磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]每年因?yàn)榻煌ㄊ鹿省⒓膊〉仍蛟斐傻墓菗p傷越來越多，相應(yīng)骨組織修復(fù)材料的應(yīng)用也越來越多。骨組織的主要成分是羥基磷灰石和膠原，骨組織的修復(fù)材料包括醫(yī)用金屬，生物陶瓷，醫(yī)用高分子，醫(yī)用復(fù)合材料。由于金屬材料具有較好的強(qiáng)度和塑韌性，因此金屬基可降解吸收材料具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。鎂是一種高強(qiáng)度的輕量金屬，生物力學(xué)性能與人體骨最接近，可在生物環(huán)境下降解，具有較好的生物相容性，是一種極具潛力的生物醫(yī)學(xué)材料。以鎂為基礎(chǔ)的磷酸鎂骨水泥在骨組織修復(fù)方面應(yīng)用也比較多，不僅具有良好的生物活性，而且有很高的強(qiáng)度。而磷酸鎂銨和磷酸鎂鉀是磷酸鎂骨水泥的主要水化產(chǎn)物。殼聚糖作為一種天然的生物大分子，能促進(jìn)成骨細(xì)胞的粘附、增殖、分化，可降解，且降解產(chǎn)物無毒，具有良好的生物相容性，在生物方面的應(yīng)用比較多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的正是為了提供一種合成磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明采用原位合成方法將磷酸鎂鹽和殼聚糖復(fù)合來制備磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料，所得到的生物復(fù)合材料性能良好，在骨修復(fù)材料方面有很好的應(yīng)用前景。
[0004]本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明的合成磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料是由下述質(zhì)量百分比的原料制備而成，其中:合成磷酸鎂鹽10~60%、殼聚糖(Chitosan，CS)40-90%,所述合成磷酸鎂鹽為磷酸鎂銨(MgNH4P04.6H20)或磷酸鎂鉀(MgKP04.6H20);所述磷酸鎂銨是由磷酸二氫銨和氯化鎂按摩爾比1:1原位反應(yīng)生成；所述磷酸鎂鉀是由磷酸二氫鉀和氯化鎂按摩爾比1:1原位反應(yīng)生成。
[0005]本發(fā)明的方法是通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)的:
(1)制備溶液A:取磷酸二氫銨或磷酸二氫鉀溶于去離子水中，得到0.lmol/L的溶液
A；
(2)制備溶液B:按質(zhì)量百分比稱取殼聚糖，將殼聚糖溶于乙酸溶液中，得到溶液B ;
(3)制備溶液C:將氯化鎂溶于去離子水中，攪拌至完全溶解，得到0.5mol/L的溶液
C；
(4)制備溶液D:將溶液A和B進(jìn)行混合，攪拌均勻，得到混合溶液D ;
(5)在快速攪拌狀態(tài)下，將溶液C滴入到混合溶液D中，滴加完成后，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后向混合溶液中加入氨水溶液調(diào)節(jié)pH值為堿性，混合溶液析出白色沉淀，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，停止攪拌，靜置24小時(shí)，除去上清液，加入大量去離子水清洗3遍以上，再用無水乙醇洗1遍，過濾，烘干，粉磨，得到復(fù)合生物材料。
[0006]在本發(fā)明的方法步驟(5)中所述的pH值范圍為8.5-14 ;將溶液C滴入到混合溶液D中的滴入溫度為20-35度。
[0007]本發(fā)明所述合成磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料作為骨修復(fù)材料。
[0008]對本發(fā)明制得的產(chǎn)物分別使用掃描電鏡和X射線衍射儀進(jìn)行表征。由XRD結(jié)果可知，生成晶體分別為磷酸鎂銨(或磷酸鎂鉀)，說明此原位合成方法是可行的。
[0009]殼聚糖是一種生物降解材料，降解產(chǎn)物無毒，對細(xì)胞有親和性，而且具有一定的韌性和柔性。
[0010]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明的生物復(fù)合材料具有良好的性能，可在骨組織材料方面得到應(yīng)用，并且具有實(shí)驗(yàn)操作過程簡單、原料易得的優(yōu)點(diǎn)，殼聚糖的加入可提高復(fù)合材料的韌性，且生物相容性好，在骨修復(fù)材料方面有很好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0011]圖1為磷酸鎂銨、殼聚糖質(zhì)量百分比為50:50的復(fù)合生物材料的XRD圖片。
[0012]圖2為磷酸鎂鉀、殼聚糖質(zhì)量百分比為50:50的復(fù)合生物材料的XRD圖片。
[0013]圖3為磷酸鎂銨、殼聚糖質(zhì)量百分比為50:50的復(fù)合生物材料的SEM照片。
[0014]圖4為磷酸鎂銨、殼聚糖質(zhì)量百分比為50:50的復(fù)合生物材料的EDS圖片。
[0015]圖5為磷酸鎂鉀、殼聚糖質(zhì)量百分比為50:50的復(fù)合生物材料的SEM照片。
[0016]圖6為磷酸鎂鉀、殼聚糖質(zhì)量百分比為50:50的復(fù)合生物材料的EDS照片。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步描述:
本發(fā)明的合成磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料是由下述質(zhì)量百分比的原料制備而成，其中:合成磷酸鎂鹽10~60%、殼聚糖(Chitosan，CS)40-90%,所述合成磷酸鎂鹽為磷酸鎂銨(MgNH4P04.6H20)或磷酸鎂鉀(MgKP04.6H20);所述磷酸鎂銨是由磷酸二氫銨和氯化鎂按摩爾比1:1原位反應(yīng)生成；所述磷酸鎂鉀是由磷酸二氫鉀和氯化鎂按摩爾比1:1原位反應(yīng)生成。
[0018]在本發(fā)明的方法步驟(5)中所述的pH值范圍為8.5-14 ;將溶液C滴入到混合溶液D中的滴入溫度為20~35度。以下實(shí)施例不再贅述。
[0019]實(shí)施例1
(1)制備溶液A:將5.7515g磷酸二氫銨溶于500ml去離子水中，溶解得到0.lmol/L的溶液A ;
(2)制備溶液B:根據(jù)磷酸二氫銨與氯化鎂按摩爾比1:1反應(yīng)生成產(chǎn)物磷酸鎂銨的質(zhì)量，計(jì)算殼聚糖的用量，按磷酸鎂銨(MgNH4P04.6Η20) 10%和殼聚糖(Chitosan，CS) 90%的質(zhì)量百分比，稱取110.25g殼聚糖(CS)，用乙酸完全溶解殼聚糖，得到溶液B ;
(3)制備溶液C:將10.165g氯化鎂(MgCl2.6H20)溶于100 ml去離子水，攪拌至完全溶解，得到0.5mol/L的溶液C ;
(4)制備溶液D:將A溶液和B溶液進(jìn)行混合，攪拌均勻得到溶液D; (5 )在快速攪拌狀態(tài)下，將氯化鎂溶液(C溶液)逐滴滴入混合溶液D中，滴加完成后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后向混合溶液中加入氨水溶液調(diào)節(jié)pH值大于8.5，混合溶液析出白色沉淀，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，停止攪拌，靜置24小時(shí)；除去上清液，加入大量去離子水清洗3遍以上，然后使用無水乙醇清洗1遍，過濾，烘干，粉磨，得到MgNH4P04.6H20、CS復(fù)合生物材料。
[0020]實(shí)施例2
本實(shí)施例的具體步驟與實(shí)施例1相同，不同之處在于:按磷酸鎂銨(MgNH4P04.6Η20)20%和殼聚糖(Chitosan，CS) 80%的質(zhì)量百分比，稱取49g殼聚糖(CS)。
[0021]實(shí)施例3
本實(shí)施例的具體步驟與實(shí)施例1相同，不同之處在于:按磷酸鎂銨(MgNH4P04.6Η20)30%和殼聚糖(Chitosan，CS) 70%的質(zhì)量百分比，稱取28.58g殼聚糖(CS)。
[0022]實(shí)施例4
本實(shí)施例的具體步驟與實(shí)施例1相同，不同之處在于:按磷酸鎂銨(MgNH4P04.6Η20)40%和殼聚糖(Chitosan，CS) 60%的質(zhì)量百分比，稱取18.375g殼聚糖(CS)。
[0023]實(shí)施例5
本實(shí)施例的具體步驟與實(shí)施例1相同，不同之處在于:按磷酸鎂銨(MgNH4P04.6H20)50%和殼聚糖(Chitosan，CS) 50%的質(zhì)量百分比，稱取12.25g殼聚糖(CS)。
[0024]實(shí)施例6
本實(shí)施例的具體步驟與實(shí)施例1相同，不同之處在于:按磷酸鎂銨(MgNH4P04.6Η20)60%和殼聚糖(Chitosan，CS) 40%的質(zhì)量百分比，稱取8.17g殼聚糖(CS)。
[0025]實(shí)施例7
(1)制備溶液A:將6.8045g磷酸二氫鉀溶于500ml去離子水中，得到0.lmol/L的溶液A ；
(2)制備溶液B:根據(jù)磷酸二氫鉀與氯化鎂按摩爾比1:1反應(yīng)生成產(chǎn)物磷酸鎂鉀的質(zhì)量，計(jì)算殼聚糖的用量，按磷酸鎂鉀和殼聚糖的質(zhì)量百分比50: 50，稱取13.3g殼聚糖(CS)，將殼聚糖溶于乙酸溶液中，得到溶液B。
[0026](3)制備溶液C:將10.165g氯化鎂溶于100 ml去離子水完全溶解，得到0.5mol/L的溶液C。
[0027](4)制備溶液D:將溶液A和溶液B進(jìn)行混合，攪拌均勻，得到混合溶液D。
[0028](5)在快速攪拌狀態(tài)下，將溶液C緩慢滴入混合溶液D中，滴定完成后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后向混合溶液中加入氨水溶液調(diào)節(jié)混合溶液pH值大于8.5小時(shí)，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，停止攪拌，靜置24小時(shí)；除去上清液，使用大量去離子水清洗3遍以上，然后使用無水乙醇清洗1遍，過濾，烘干，粉磨，得到KMgP04.6H20、CS復(fù)合生物材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種合成磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料，其特征在于:它是由下述質(zhì)量百分比的原料制備而成，其中:合成磷酸鎂鹽10~60%、殼聚糖40~90%，所述合成磷酸鎂鹽為磷酸鎂銨或磷酸鎂鉀；所述磷酸鎂銨是由磷酸二氫銨和氯化鎂按摩爾比1:1原位反應(yīng)生成；所述磷酸鎂鉀是由磷酸二氫鉀和氯化鎂按摩爾比1:1原位反應(yīng)生成。2.一種用于制備權(quán)利要求1所述合成磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料的方法，其特征在于:所述方法是通過以下步驟來實(shí)現(xiàn)的: (1)制備溶液A:取磷酸二氫銨或磷酸二氫鉀溶于去離子水中，得到0.lmol/L的溶液A； (2)制備溶液B:按質(zhì)量百分比稱取殼聚糖，將殼聚糖溶于乙酸溶液中，得到溶液B ; (3)制備溶液C:將氯化鎂溶于去離子水中，攪拌至完全溶解，得到0.5mol/L的溶液C； (4)制備溶液D:將溶液A和B進(jìn)行混合，攪拌均勻，得到混合溶液D ; (5)在快速攪拌狀態(tài)下，將溶液C滴入到混合溶液D中，滴加完成后，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，然后向混合溶液中加入氨水溶液調(diào)節(jié)pH值為堿性，混合溶液析出白色沉淀，繼續(xù)攪拌2小時(shí)，停止攪拌，靜置24小時(shí)，除去上清液，加入大量去離子水清洗3遍以上，再用無水乙醇洗1遍，過濾，烘干，粉磨，得到復(fù)合生物材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:步驟(5)中所述的pH值范圍為8.5-14 ;將溶液C滴入到混合溶液D中的滴入溫度為20~35度。4.一種權(quán)利要求1所述的合成磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料的應(yīng)用，其特征在于:所述合成磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料作為骨修復(fù)材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種合成磷酸鎂鹽、殼聚糖復(fù)合生物材料及其制備方法和應(yīng)用，它包括下述質(zhì)量百分比的原料制備而成，其中：合成磷酸鎂鹽10~60%、殼聚糖40~90%，所述合成磷酸鎂鹽為磷酸鎂銨或磷酸鎂鉀；所述磷酸鎂銨是由磷酸二氫銨和氯化鎂按摩爾比1:1原位反應(yīng)生成；所述磷酸鎂鉀是由磷酸二氫鉀和氯化鎂按摩爾比1:1原位反應(yīng)生成。本發(fā)明采用原位合成方法，分別在磷酸二氫銨（或磷酸二氫鉀）、殼聚糖混合溶液中滴加氯化鎂溶液制備磷酸鎂銨（或磷酸鎂鉀）、殼聚糖復(fù)合生物材料。本發(fā)明制備的磷酸鎂銨（或磷酸鎂鉀）、殼聚糖復(fù)合生物材料，制備方法比較簡單，所得到的生物復(fù)合材料性能良好，在骨修復(fù)材料方面有很好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C08L5/08, C08K3/32, A61L27/20, A61L27/12, A61L27/50
【公開號(hào)】CN105295117
【申請?zhí)枴緾N201510835250
【發(fā)明人】廖建國, 李艷群, 謝玉芬, 劉靜賢, 段星澤, 張永祥, 關(guān)夏莉, 朱江南
【申請人】河南理工大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月26日