本發(fā)明屬于生物材料，具體涉及了一種高活性熱塑性聚氨酯骨修復(fù)膜及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、目前，硬組織損傷仍是一種在不同年齡段人群皆可能患有的疾病之一，使得市場(chǎng)每年對(duì)于能夠引導(dǎo)骨快速恢復(fù)的骨修復(fù)及骨替代材料具有巨大需求。在第三代人工骨修復(fù)及替代材料中，生物活性玻璃由于其結(jié)構(gòu)、形態(tài)及組分的高度可控性引起了人們的廣泛關(guān)注。并且，向生物活性玻璃中加入治療性離子可以達(dá)到調(diào)整材料性能、共同促進(jìn)組織修復(fù)的效果。但生物活性玻璃的脆性及較快的降解速率限制了其在骨修復(fù)材料方面的應(yīng)用。為了彌補(bǔ)力學(xué)性能及降解速率方面不理想的缺陷，將生物活性玻璃與聚合物相復(fù)合制備人工骨修復(fù)材料是較為可行的方法。

2、目前，臨床上應(yīng)用較多的骨組織工程材料存在一定的缺陷，主要為用于骨修復(fù)的材料在植入人體后因不足的生物活性很難達(dá)到理想的骨聯(lián)合，機(jī)械性能及生物相容性較差等問(wèn)題。此外，部分骨修復(fù)膜材料以人工合成的高分子聚乳酸等材料合成，其在降解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)以致對(duì)周圍組織細(xì)胞產(chǎn)生毒性，且也有降解速率難以調(diào)控的問(wèn)題。再者，由于材料缺乏一定的抗菌性能，使得材料植入后造成的細(xì)菌感染及炎癥也是一個(gè)較為嚴(yán)峻的問(wèn)題。

3、因此，現(xiàn)有技術(shù)中至少存在生物活性、力學(xué)性能、及生物相容性較差，降解速率及組織酸堿環(huán)境難以控制，缺乏一定的抗菌性能，以致不利于植入或植入后不能與骨缺損面更好貼合并誘導(dǎo)新骨生成等技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高活性熱塑性聚氨酯骨修復(fù)膜及其制備方法、應(yīng)用。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一、一種高活性熱塑性聚氨酯骨修復(fù)膜

4、所述修復(fù)膜主要由作為有機(jī)組分的熱塑性聚氨酯和作為硒摻雜無(wú)機(jī)組分的硼硅酸鹽基的生物活性玻璃微球混合制得。

5、所述的熱塑性聚氨酯的分子量為80000～100000，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度為10～20wt％；

6、所述的生物活性玻璃微球的直徑為160～320nm，所述生物活性玻璃微球的組分包括二氧化硅、氧化鈣、五氧化二磷、三氧化二硼和二氧化硒，組分摩爾比為(0～50)：(30～36)：(4～5)：(10～60)：(0～5)。

7、通常情況下，所述的生物活性玻璃微球的組分可以為以下情況的其中一種：

8、第一種，組分包括二氧化硅、氧化鈣、五氧化二磷、三氧化二硼和二氧化硒，組分摩爾比為(0.01～50)：(30～36)：(4～5)：(10～60)：(0.01～5)；

9、第二種，組分包括氧化鈣、五氧化二磷、三氧化二硼，組分摩爾比為(30～36)：(4～5)：(10～60)；

10、第三種，組分包括二氧化硅、氧化鈣、五氧化二磷、三氧化二硼，組分摩爾比為(0.01～50)：(30～36)：(4～5)：(10～60)；

11、第四種，組分包括氧化鈣、五氧化二磷、三氧化二硼和二氧化硒，組分摩爾比為(30～36)：(4～5)：(10～60)：(0.01～5)。

12、所述的生物活性玻璃微球和熱塑性聚氨酯顆粒的質(zhì)量比為(1～7):100。

13、二、一種高活性熱塑性聚氨酯骨修復(fù)膜的制備方法

14、所述制備方法包括以下步驟：

15、1)將模板劑溶液和催化劑溶液混合，然后每隔一段時(shí)間向其中加入一種前驅(qū)體物質(zhì)，每次加入不同種的前驅(qū)體物質(zhì)，依次經(jīng)過(guò)攪拌、陳化、離心分離、清洗、干燥和煅燒得到生物活性玻璃微球；

16、2)將步驟1)制得的生物活性玻璃微球分散加入到n,n-二甲基甲酰胺溶液中，再加入熱塑性聚氨酯顆粒進(jìn)行攪拌，通過(guò)靜電紡絲制得熱塑性聚氨酯骨修復(fù)膜。

17、所述步驟1)具體為：

18、1.1)將模板劑溶液和催化劑溶液混合，然后每隔一段時(shí)間向其中加入一種前驅(qū)體物質(zhì)，每次加入不同種的前驅(qū)體物質(zhì)，得到混合溶液；

19、1.2)將步驟1.1)得到的混合溶液進(jìn)行攪拌并陳化，得到白色溶膠；

20、1.3)將步驟1.2)得到的白色溶膠離心分離，用無(wú)水乙醇和去離子水依次進(jìn)行離心清洗并干燥，得到白色粉末；

21、1.4)將步驟1.3)得到的白色粉末放入馬弗爐中煅燒得到生物活性玻璃微球。

22、所述的步驟1.1)中，模板劑溶液為質(zhì)量濃度4～4.6mg/ml的十六烷基三甲基溴化銨溶液，催化劑溶液為質(zhì)量濃度為25％～28％的氨水，模板劑溶液和催化劑溶液體積比為(100～120)：(1～2)；

23、所述的步驟1.2)中，攪拌時(shí)間為5～8小時(shí)，陳化溫度為室溫，陳化時(shí)間為24～40小時(shí)；

24、所述的步驟1.3)中，煅燒溫度為600～700℃，煅燒時(shí)間為5～8小時(shí)。

25、所述的步驟1.1)中，分五次每間隔1～2小時(shí)時(shí)間加入前驅(qū)體物質(zhì)，攪拌一段時(shí)間為1～2小時(shí)，五次前驅(qū)體物質(zhì)依次分別為正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、硼酸三丁酯、硝酸鈣四水合物和亞硒酸鈉五水合物，正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、硼酸三丁酯、硝酸鈣四水合物和亞硒酸鈉五水合物的摩爾配比關(guān)系為(0～50)：(2～2.5)：(5～30)：(30～36)：(0～5)。

26、所述步驟2)具體為：

27、2.1)將步驟1)制得的生物活性玻璃微球分散加入到n,n-二甲基甲酰胺溶液中，再加入熱塑性聚氨酯顆粒并攪拌，然后超聲至生物活性玻璃微球均勻分散在溶液中，得到熱塑性聚氨酯生物活性玻璃溶液；

28、2.2)將步驟2.1)得到的熱塑性聚氨酯生物活性玻璃溶液進(jìn)行靜電紡絲得到熱塑性聚氨酯生物活性玻璃纖維膜，即熱塑性聚氨酯骨修復(fù)膜。

29、所述的步驟2.1)中，生物活性玻璃微球的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度和熱塑性聚氨酯顆粒質(zhì)量的比為(1～7):100；

30、所述的步驟2.2)中，靜電紡絲的推進(jìn)速度為0.5～1ml/h，施加電壓為10～20kv，接收距離為10～20cm，靜電紡絲成膜的纖維直徑為400～4000nm。

31、三、一種高活性熱塑性聚氨酯骨修復(fù)膜的應(yīng)用

32、在臨床骨組織工程中的應(yīng)用，具體為用于人工骨修復(fù)的材料的應(yīng)用。

33、本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，且制備的骨修復(fù)膜具有優(yōu)異且可調(diào)的生物活性，良好的力學(xué)性能，有序可控的降解性能及一定的抗菌及生物相容性，且具有高孔隙率，可提高成骨細(xì)胞活性，在骨修復(fù)材料領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

34、本發(fā)明提供了一種高活性熱塑性聚氨酯骨修復(fù)膜，有機(jī)組分采用熱塑性聚氨酯，無(wú)機(jī)組分采用硒摻雜的硼硅酸鹽基生物活性玻璃，將所述有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分混合后制得骨修復(fù)膜材料。

35、本發(fā)明具有以下有益效果：

36、本發(fā)明中硼硅酸鹽生物活性玻璃納米微球的平均粒徑在納米尺度，制備的修復(fù)膜材料具有高比表面積及孔隙率，有利于細(xì)胞的黏附及增殖，促進(jìn)成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)。

37、本發(fā)明將熱塑性聚氨酯顆粒與生物活性玻璃微球混合靜電紡絲，不僅彌補(bǔ)了生物活性玻璃脆性較大，單獨(dú)不可紡絲的缺陷，還解決了純熱塑性聚氨酯生物活性不足的問(wèn)題，恰巧彌補(bǔ)了兩種材料的不足之處。

38、另本發(fā)明將硒元素?fù)诫s的硼硅酸鹽的生物活性玻璃摻入熱塑性聚氨酯顆粒進(jìn)行紡絲，不僅可以改善修復(fù)膜的疏水性，達(dá)到更加利于細(xì)胞生長(zhǎng)的效果，同時(shí)還可以釋放出ca2+及se4+等治療性離子進(jìn)一步誘導(dǎo)骨組織修復(fù)及再生。