專利名稱：殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及骨修復(fù)支架材料，尤其是殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架 材料的制備方法。
背景技術(shù)：
殼聚糖(Chitosan, CS)是一種天然的生物可降解多糖，其降解產(chǎn)物為具有 弱堿性的氨基葡萄糖，對(duì)人體及組織無毒、無害。它除了具有優(yōu)異的生物相容 性外，還具有天然的藥物活性、抗腫瘤活性、消炎作用，加快創(chuàng)傷愈合。
羥基磷灰石(Hydroxyapatite， HA)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為(Ca1() (OH) 2 (P04) 6)，是人體自然骨的主要成分(含60~70%)，具有極好的生物活性和骨組織生 長(zhǎng)的引導(dǎo)性。已經(jīng)證明HA種植體能誘導(dǎo)周圍骨組織的生長(zhǎng)，并與宿主骨形成 牢固的化學(xué)結(jié)合。
把羥基磷灰石加入到殼聚糖基質(zhì)中可以提高殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合材料 的骨結(jié)合能力，促進(jìn)骨缺損的修復(fù)。
以往的制備殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料主要有以下兩類方 法， 一類是將殼聚糖與羥基磷灰石直接混合，導(dǎo)致羥基磷灰石在殼聚糖基體中 團(tuán)聚，而在最終形成的支架中分布不均，影響成骨細(xì)胞生長(zhǎng)；支架的力學(xué)性能 下降。另一類是在殼聚糖溶液中原位復(fù)合羥基磷灰石，但由于制備殼聚糖復(fù)合 支架多用二次凍干法或粒子粒濾法等，作為基質(zhì)的殼聚糖支架無法做到三維有 序結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度往往隨著孔的貫通和孔徑的增加而下降，使目前骨組織修復(fù)支 架材料不能真正應(yīng)用于臨床。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供制備殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料的方 法，該方法能制成高強(qiáng)度的孔徑可調(diào)的三維有序復(fù)合支架材料。
本發(fā)明的殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料的制備方法，采用的是 原位沉析法，步驟如下
1) 將鈣鹽和磷酸鹽按化學(xué)計(jì)量比加入到體積分?jǐn)?shù)為2%的乙酸溶液中，攪拌 均勻，得羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；
2) 向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入殼聚糖，制成質(zhì)量濃度為4%的殼聚糖和 羥基磷灰石復(fù)合溶液，殼聚糖與羥基磷灰石的質(zhì)量比為100: 5~100: 20，劇烈 攪拌，形成均勻的殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液，靜置脫泡；3) 取少量殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液均勻涂覆于模具表面，將模具置于 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的堿性凝固液中于室溫下凝固成膜，然后將殼聚糖與羥基磷灰石 的混合溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的堿性凝固液中，凝固2 8h，脫模，得到殼聚糖與羥基磷灰石的凝膠；
4) 用蒸餾水洗滌上述凝膠至中性，在60 °C~80 °C下預(yù)千6(M20min，再在 々0。C下冷凍，并真空干燥，得到殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料。
本發(fā)明中，所說的鈣鹽可以為氯化鈣或硝酸鈣，磷酸鹽可以是磷酸二氫鈉、 磷酸二氫鉀或磷酸氫二鉀，所說的堿性凝固液可采用NaOH或KOH。
通過調(diào)整預(yù)干燥溫度、時(shí)間及殼聚糖與羥基磷灰石的質(zhì)量比，可以調(diào)控殼 聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料的孔隙率、孔徑以及抗壓強(qiáng)度。
本發(fā)明的有益效果在于-
本發(fā)明方法以殼聚糖作為賦形劑，原位生成羥基磷灰石既可以使其被任意 塑形，又能保證羥基磷灰石以納米級(jí)均勻分散，得到羥基磷灰石與殼聚糖二者 界面較強(qiáng)結(jié)合的材料，保證優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度。
此種方法得到的支架材料在橫切及縱切方向都是有序的，有利于細(xì)胞的吸 附與生長(zhǎng)。羥基磷灰石顆粒以納米尺寸(20 100nm)均勻分散在殼聚糖基體中， 可以保持在骨修復(fù)過程中羥基磷灰石中鈣離子與磷離子持續(xù)、平穩(wěn)、緩慢地從 殼聚糖基質(zhì)中釋放出來，避免了爆釋現(xiàn)象。制備的復(fù)合骨修復(fù)支架材料孔隙率 高，且材料的孔徑、強(qiáng)度具有可調(diào)性?？箟簭?qiáng)度壓縮比為30°/。時(shí)，0.4 0.5Mpa， 能滿足組織工程支架材料的要求。


圖1是殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架橫截面的照片；
圖2是殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架橫截面的電鏡照片。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1:
1 )按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCl2和KH2P04加入到體積分?jǐn)?shù)2%的250ml的乙酸 溶液中，攪拌均勻，得羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；
2) 向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入10g殼聚糖，制成質(zhì)量濃度為4%的殼聚 糖和羥基磷灰石復(fù)合溶液，殼聚糖與羥基磷灰石的質(zhì)量比為100: 5，劇烈攪拌， 形成均勻的殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液，靜置脫泡；
3) 取少量殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液均勻涂覆于模具表面，將模具置于
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5。/。的NaOH凝固液中于室溫下凝固成膜，然后將殼聚糖與羥基磷灰 石的混合溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5M的NaOH凝固液中，凝 固8h,脫模，得到殼聚糖與羥基磷灰石的凝膠；
4)用蒸餾水洗滌上述凝膠至中性，在70°C下預(yù)干90min，再在-70。C下冷凍， 并真空干燥，得到殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料。
測(cè)得結(jié)果-孔隙率75.9% 壓縮強(qiáng)度0.62Mpa 孔徑280 400um。 實(shí)施例2:
1) 按化學(xué)計(jì)量比稱取Ca (N03) 2和NaH2PO4加入到體積分?jǐn)?shù)2X的250ml 的乙酸溶液中，攪拌均勻，得羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；
2) 向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入10g殼聚糖，制成質(zhì)量濃度為4%的殼聚 糖和羥基磷灰石復(fù)合溶液，殼聚糖與羥基磷灰石的質(zhì)量比為100: 10，劇烈攪拌， 形成均勻的殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液，靜置脫泡；
3) 取少量殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液均勻涂覆于模具表面，將模具置于 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5n/。的NaOH凝固液中于室溫下凝固成膜，然后將殼聚糖與羥基磷灰 石的混合溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5Q/。的NaOH凝固液中，凝 固4h，脫模，得到殼聚糖與羥基磷灰石的凝膠；
4) 用蒸餾水洗滌上述凝膠至中性，在80°C下預(yù)干60min，再在-70。C下冷凍， 并真空干燥，得到殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料。
測(cè)得結(jié)果 孔隙率86.4% 壓縮強(qiáng)度0.65Mpa 孔徑230-400 um。 實(shí)施例3:
1) 按化學(xué)計(jì)量比稱取CaCl2和K2HP04加入到體積分?jǐn)?shù)2%的250ml的乙酸 溶液中，攪拌均勻，得羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；
2) 向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入10g殼聚糖，制成質(zhì)量濃度為4%的殼聚 糖和羥基磷灰石復(fù)合溶液，殼聚糖與羥基磷灰石的質(zhì)量比為100: 15，劇烈攪拌， 形成均勻的殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液，靜置脫泡；
3) 取少量殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液均勻涂覆于模具表面，將模具置于
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5。/。的NaOH凝固液中于室溫下凝固成膜，然后將殼聚糖與羥基磷灰 石的混合溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5M的NaOH凝固液中，凝 固8h，脫模，得到殼聚糖與羥基磷灰石的凝膠；
4)用蒸餾水洗滌上述凝膠至中性，在60 °C下預(yù)干120min，再在-70。C下 冷凍，并真空千燥。測(cè)得結(jié)果 孔隙率75.49% 壓縮強(qiáng)度0.72Mpa 孔徑280-350 um。 實(shí)施例4:
1) 按化學(xué)計(jì)量比稱取Ca (N03) 2和NaH2P04加入到體積分?jǐn)?shù)2%的250ml 的乙酸溶液中，攪拌均勻，得羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；
2) 向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入10g殼聚糖，制成質(zhì)量濃度為4%的殼聚 糖和羥基磷灰石復(fù)合溶液，殼聚糖與羥基磷灰石的質(zhì)量比為100: 20，劇烈攪拌， 形成均勻的殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液，靜置脫泡；
3) 取少量殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液均勻涂覆于模具表面，將模具置于 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5。/。的NaOH凝固液中于室溫下凝固成膜，然后將殼聚糖與羥基磷灰 石的混合溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5^的NaOH凝固液中，凝 固6h，脫模，得到殼聚糖與羥基磷灰石的凝膠；
4) 用蒸餾水洗滌上述凝膠至中性，在6(TC下預(yù)干90min，再在-70。C下冷 凍，并真空干燥
5)將步驟4)的凝膠棒在-7(fC下冷凍，并真空干燥。測(cè)得結(jié)果 孔隙率85.78% 壓縮強(qiáng)度0.60Mpa 孔徑250-300 Pm。
權(quán)利要求
1. 殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料的制備方法，步驟如下1)將鈣鹽和磷酸鹽按化學(xué)計(jì)量比加入到體積分?jǐn)?shù)為2％的乙酸溶液中，攪拌均勻，得羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；2)向羥基磷灰石前驅(qū)體溶液中加入殼聚糖，制成質(zhì)量濃度為4％的殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合溶液，殼聚糖與羥基磷灰石的質(zhì)量比為1005～10020，劇烈攪拌，形成均勻的殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液，靜置脫泡；3)取少量殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液均勻涂覆于模具表面，將模具置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的堿性凝固液中于室溫下凝固成膜，然后將殼聚糖與羥基磷灰石的混合溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的堿性凝固液中，凝固2～8h，脫模，得到殼聚糖與羥基磷灰石的凝膠；4)用蒸餾水洗滌上述凝膠至中性，在60℃～80℃下預(yù)干60～120min，再在-70℃下冷凍，并真空干燥，得到殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料的制備 方法，其特征是所說的鈣鹽為氯化鈣或硝酸鈣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料的制備 方法，其特征是所說的磷酸鹽是磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀或磷酸氫二鉀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料的制備方 法，其特征是所說的堿性凝固液為NaOH或KOH。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種殼聚糖和羥基磷灰石復(fù)合骨修復(fù)支架材料的制備方法，步驟包括制備羥基磷灰石前驅(qū)體溶液；制備殼聚糖和羥基磷灰石混合溶液，靜置脫泡；取混合溶液均勻涂覆于模具表面，置于堿性凝固液中室溫下凝固成膜，然后將混合溶液注入模具中，再將模具放入堿性凝固液中，凝固，脫模，得到殼聚糖與羥基磷灰石復(fù)合的凝膠；用蒸餾水洗滌上述凝膠至中性，預(yù)干，再冷凍并真空干燥，即可。本發(fā)明得到的支架材料三維有序，機(jī)械性能好，孔隙率高，有利于細(xì)胞的吸附與生長(zhǎng)。羥基磷灰石顆粒以納米尺寸均勻分散在殼聚糖基體中，可以保持在骨修復(fù)過程中羥基磷灰石中鈣離子與磷離子持續(xù)、平穩(wěn)、緩慢地從殼聚糖基質(zhì)中釋放出來，避免了爆釋現(xiàn)象。
文檔編號(hào)A61F2/82GK101376038SQ20081012149
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者李愔喆, 王幽香, 胡巧玲 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)