專利名稱：：一種羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種生物復(fù)合材料，尤其是以羥基磷灰石增強(qiáng)力學(xué)性能制備殼聚糖棒材的方法。
背景技術(shù)：
：在傳統(tǒng)的骨折用材料市場(chǎng)上，金屬材料如不銹鋼、鈷基合金、鈦合金等作為骨折內(nèi)固定材料在治療骨折方面已經(jīng)取得了巨大成功，金屬內(nèi)固定材料雖然具有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)，但是這類材料與骨組織的生物相容性不好，會(huì)引起一系列的不良反應(yīng)，且最大的缺點(diǎn)是不能降解，更不會(huì)被吸收，需要二次手術(shù)取出。目前用作可吸收骨折內(nèi)固定材料的聚合物主要是聚乳酸類以及聚乙醇酸類，但是這類合成高分子產(chǎn)品價(jià)格較貴，而且在使用中均暴露出存在后期非感染性炎癥的問題，有報(bào)道國(guó)外一些外傷中心已不再使用這些器件。殼聚糖作為一種在自然界中唯一大量存在的堿性多糖，具有很好的生物可降解性，其降解產(chǎn)物為氨基葡萄糖，對(duì)人體組織無毒、無害，具有優(yōu)異的生物相容性。殼聚糖在吸收型植入材料方面的研究報(bào)道較多，但這些研究主要集中在一維的線材(如自吸收手術(shù)縫線)、二維的膜材(如人造皮膚)方面，而直接將殼聚糖三維成型，制成植入骨骼的內(nèi)固定材料，目前國(guó)內(nèi)外還研究較少。1996年，張建湘等人首次報(bào)道了一種殼聚糖棒材的制備工藝，并對(duì)殼聚糖棒材進(jìn)行了一系列體內(nèi)外的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，殼聚糖棒有良好的生物相容性和安全性，但其力學(xué)性能還有待于進(jìn)一步的提高。磷酸鈣系列化合物是動(dòng)物齒骨等生物硬組織的主要成分，磷酸鈣系列材料作為人體硬組織的替補(bǔ)修復(fù)材料，都具有很好的生物相容性。HA是磷酸鈣鹽系列中最穩(wěn)定和最難溶解的一種，在pH〉4.2的范圍內(nèi)，HA的溶解度最小，因而在熱力學(xué)上是最穩(wěn)定的，其他磷酸鈣鹽會(huì)向HA轉(zhuǎn)化，這也很好的解釋了骨和牙齒的無機(jī)質(zhì)主要是HA的原因。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的旨在于提供一種具有高力學(xué)性能，可生物降解，可吸收，可作為骨折內(nèi)固定材料的羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法。本發(fā)明包括以下步驟1)按磷酸鈣鹽與殼聚糖粉末質(zhì)量比為2%25%，將磷酸鈣鹽加入到乙酸溶液中，再加入殼聚糖粉末，攪拌分散均勻，配制成殼聚糖/乙酸溶液；2)在模具內(nèi)壁涂抹上一層由步驟1)配制成的殼聚糖/乙酸溶液，然后在氫氧化鈉溶液中浸泡沉淀，形成殼聚糖膜，作為原位沉析的模板；3)將步驟1)配制的殼聚糖/乙酸溶液注滿模具，在氫氧化鈉溶液中脫去模具，浸泡至形成殼聚糖凝膠棒；4)將步驟3)形成的殼聚糖凝膠棒在蒸餾水中浸泡至中性，烘干，即得到半透明、微黃的羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材。在步驟l)中，所述乙酸溶液按體積百分比濃度最好為2%，所述配制成殼聚糖/乙酸溶液的濃度按體積百分比最好為4%~6%。在步驟2)中，所述氫氧化鈉溶液按體積百分比濃度最好為3%10%。在步驟3)中，所述氫氧化鈉溶液按體積百分比濃度最好為3%10%，所述浸泡的時(shí)間最好為1014h。在步驟4)中，所述烘干的溫度最好為4565"C。本發(fā)明采用原位沉析法，利用磷酸鈣鹽溶解在乙酸中得到磷酸鈣鹽乙酸溶液，之后在氫氧化鈉溶液中均勻析出，同時(shí)將磷酸鈣鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基磷灰石，得到羥基磷灰石均勻分散改性的羥基磷灰石/殼聚糖棒材。此原位增強(qiáng)的羥基磷灰石/殼聚糖棒材比常用的添加羥基磷灰石增強(qiáng)改性殼聚糖，羥基磷灰石在殼聚糖中具有更好的分散性，力學(xué)性能更為均一，重復(fù)性更好，能更好的滿足作為骨折內(nèi)固定材料的力學(xué)性能要求。另外，殼聚糖作為自然界唯一大量存在的堿性多糖，降解產(chǎn)物對(duì)人體組織無害，不會(huì)出現(xiàn)聚乳酸類以及聚乙醇酸類材料在使用后期存在的酸性降解產(chǎn)物引起的非感染性問題，且與生物體具有優(yōu)良的生物相容性和生物活性，能滿足作為骨折內(nèi)固定材料的醫(yī)學(xué)性能要求。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)驗(yàn)例1稱取0.25g磷酸鈣鹽加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中攪拌均勻，往溶液中加入5g殼聚糖粉末，攪拌均勻，真空脫泡。取少量殼聚糖溶液注入模具，在5%(w/v)氫氧化鈉凝固液中先形成一層內(nèi)膜，再將模具注滿溶液，然后放入5%的氫氧化鈉凝固液中并取下模具。12h后將殼聚糖凝膠棒放入蒸餾水中浸洗至中性，放入55t;真空烘箱內(nèi)烘干。測(cè)試殼聚糖棒材的彎曲強(qiáng)度及彎曲模量，結(jié)果見表l。表l羥基磷灰石增強(qiáng)殼聚糖棒材彎曲強(qiáng)度及彎曲模量<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)驗(yàn)例2稱取0.75g磷酸鈣鹽加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中攪拌均勻，往溶液中加入5g殼聚糖粉末，攪拌均勻，真空脫泡。取少量殼聚糖溶液注入模具，在10%(w/v)氫氧化鈉凝固液中先形成一層內(nèi)膜，再將模具注滿溶液，然后放入氫氧化鈉凝固液中并取下模具。10h后將殼聚糖凝膠棒放入蒸餾水中浸洗至中性，放入45t:真空烘箱內(nèi)烘干。其彎曲強(qiáng)度及彎曲模量見表l。實(shí)驗(yàn)例3稱取0.75g磷酸鈣鹽加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中攪拌均勻，往溶液中加入6g殼聚糖粉末，攪拌均勻，真空脫泡。取少量殼聚糖溶液注入模具，在10%(w/v)氫氧化鈉凝固液中先形成一層內(nèi)膜，再將模具注滿溶液，然后放入氫氧化鈉凝固液中并取下模具。12h后將殼聚糖凝膠棒放入蒸餾水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱內(nèi)烘干。其彎曲強(qiáng)度及彎曲模量見表l。實(shí)驗(yàn)例4稱取1.25g磷酸鈣鹽加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中攪拌均勻，往溶液中加入5g殼聚糖粉末，攪拌均勻，真空脫泡。取少量殼聚糖溶液注入模具，在3%(w/v)氫氧化鈉凝固液中先形成一層內(nèi)膜，再將模具注滿溶液，然后放入氫氧化鈉凝固液中并取下模具。"h后將殼聚糖凝膠棒放入蒸餾水中浸洗至中性，放入65'C真空烘箱內(nèi)烘干。其彎曲強(qiáng)度及彎曲模量見表l。實(shí)驗(yàn)例5稱取1.25g磷酸鈣鹽加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中攪拌均勻，往溶液中加入6g殼聚糖粉末，攪拌均勻，真空脫泡。取少量殼聚糖溶液注入模具，在3%(w/v)氫氧化鈉凝固液中先形成一層內(nèi)膜，再將模具注滿溶液，然后放入氫氧化鈉凝固液中并取下模具。12h后將殼聚糖凝膠棒放入蒸餾水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱內(nèi)烘干。其彎曲強(qiáng)度及彎曲模量見表丄。實(shí)驗(yàn)例6稱取0.5g磷酸鈣鹽加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中攪拌均勻，往溶液中加入4g殼聚糖粉末，攪拌均勻，真空脫泡。取少量殼聚糖溶液注入模具，在3%(w/v)氫氧化鈉凝固液中先形成一層內(nèi)膜，再將模具注滿溶液，然后放入氫氧化鈉凝固液中并取下模具。12h后將殼聚糖凝膠棒放入蒸餾水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱內(nèi)烘干。其彎曲強(qiáng)度及彎曲模量見表1。實(shí)驗(yàn)例7稱取0.5g磷酸鈣鹽加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中攪拌均勻，往溶液中加入5g殼聚糖粉末，攪拌均勻，真空脫泡。取少量殼聚糖溶液注入模具，在3%(w/v)氫氧化鈉凝固液中先形成一層內(nèi)膜，再將模具注滿溶液，然后放入氫氧化鈉凝固液中并取下模具。12h后將殼聚糖凝膠棒放入蒸餾水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱內(nèi)烘干。其彎曲強(qiáng)度及彎曲模量見表1。實(shí)驗(yàn)例8稱取0.5g磷酸鈣鹽加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中攪拌均勻，往溶液中加入5g殼聚糖粉末，攪拌均勻，真空脫泡。取少量殼聚糖溶液注入模具，在5%(w/v)氫氧化鈉凝固液中先形成一層內(nèi)膜，再將模具注滿溶液，然后放入氫氧化鈉凝固液中并取下模具。12h后將殼聚糖凝膠棒放入蒸餾水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱內(nèi)烘干。其彎曲強(qiáng)度及彎曲模量見表l。實(shí)驗(yàn)例9稱取l.OOg磷酸鈣鹽加入到100mL2%(v/v)乙酸溶液中攪拌均勻，往溶液中加入5g殼聚糖粉末，攪拌均勻，真空脫泡。取少量殼聚糖溶液注入模具，在5%(w/v)氫氧化鈉凝固液中先形成一層內(nèi)膜，再將模具注滿溶液，然后放入氫氧化鈉凝固液中并取下模具。12h后將殼聚糖凝膠棒放入蒸餾水中浸洗至中性，放入55'C真空烘箱內(nèi)烘干。其彎曲強(qiáng)度及彎曲模量見表l。如表1所示，本發(fā)明得到的殼聚糖棒材復(fù)合材料與未增強(qiáng)的殼聚糖棒材相比，材料的力學(xué)性能有了較大提高，力學(xué)強(qiáng)度比松質(zhì)骨高57倍，接近或超過密質(zhì)骨。這種復(fù)合材料與人體組織生物相容性好，可降解吸收，與生物體具有良好的相容性和生物活性，又能較好的滿足作為骨折內(nèi)固定材料的力學(xué)性能要求，將具有較大的應(yīng)用前景。權(quán)利要求1.一種羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)按磷酸鈣鹽與殼聚糖粉末質(zhì)量比為2％～25％，將磷酸鈣鹽加入到乙酸溶液中，再加入殼聚糖粉末，攪拌分散均勻，配制成殼聚糖/乙酸溶液；2)在模具內(nèi)壁涂抹上一層由步驟1)配制成的殼聚糖/乙酸溶液，然后在氫氧化鈉溶液中浸泡沉淀，形成殼聚糖膜，作為原位沉析的模板；3)將步驟1)配制的殼聚糖/乙酸溶液注滿模具，在氫氧化鈉溶液中脫去模具，浸泡至形成殼聚糖凝膠棒；4)將步驟3)形成的殼聚糖凝膠棒在蒸餾水中浸泡至中性，烘干，即得到半透明、微黃的羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材。2.如權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法，其特征在于在步驟l)中，所述乙酸溶液按體積百分比濃度為2%。3.如權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法，其特征在于在步驟l)中，所述配制成殼聚糖/乙酸溶液的濃度按體積百分比為4%6%。4.如權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述氫氧化鈉溶液按體積百分比濃度為3%10%。5.如權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述氫氧化鈉溶液按體積百分比濃度為3%10%。6.如權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述浸泡的時(shí)間為1014h。7.如權(quán)利要求1所述的一種羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法，其特征在于在步驟4)中，所述烘干的溫度為4565r。全文摘要一種羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法，涉及一種生物復(fù)合材料。提供一種具有高力學(xué)性能，可生物降解，可吸收，可作為骨折內(nèi)固定材料的羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材的制備方法。按磷酸鈣鹽與殼聚糖粉末質(zhì)量比為2％～25％，將磷酸鈣鹽加入到乙酸溶液中，再加入殼聚糖粉末，攪拌分散均勻，配制成殼聚糖/乙酸溶液；在模具內(nèi)壁涂抹上一層殼聚糖/乙酸溶液，然后在氫氧化鈉溶液中浸泡沉淀，形成殼聚糖膜，作為原位沉析的模板；將殼聚糖/乙酸溶液注滿模具，在氫氧化鈉溶液中脫去模具，浸泡至形成殼聚糖凝膠棒；將殼聚糖凝膠棒在蒸餾水中浸泡至中性，烘干，即得到半透明、微黃的羥基磷灰石原位增強(qiáng)殼聚糖棒材。文檔編號(hào)A61L31/12GK101543646SQ20091011163公開日2009年9月30日申請(qǐng)日期2009年4月30日優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日發(fā)明者胡曉蘭,董炎明,謝鵬輝申請(qǐng)人:廈門大學(xué)